1.產(chǎn)品設(shè)計意義我國是個水資源十分短缺的國家，人均水資源量僅占平均水平的四分之一。社會經(jīng)濟用水安全保障已經(jīng)成為制約我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。解決水資源問題已迫在眉睫，節(jié)水無疑是當前可行、快捷的措施之一。由此無線遠傳的水表的研究應(yīng)用具有重要意義。智能無線遠傳水表系統(tǒng)是利用計量傳感器、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和單片機智能控制技術(shù)結(jié)合在一起的一種遠程計量、測控、抄讀系統(tǒng)。是實現(xiàn)自來水行業(yè)水資源管理、水表抄讀、水費收費管理自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的管理系統(tǒng)。就傳統(tǒng)機械水表而言，無線遠傳水表計費精確，不易偷水。隨著無線電技術(shù)、通訊技術(shù)和單片機技術(shù)的發(fā)展，無線智能遠傳水表系統(tǒng)以其安裝便利、維護快捷、不受安裝環(huán)境和布線限制等優(yōu)點，成為了水表行業(yè)智能管理的主導(dǎo)系統(tǒng)。再結(jié)合計算機技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)，可提高管理效益。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展和跳頻技術(shù)的成熟，特別是無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和無線網(wǎng)絡(luò)的成熟，可以利用跳頻技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)無線遠程抄表。目前無線網(wǎng)絡(luò)在國外已經(jīng)陸續(xù)開始應(yīng)用，相信在不久的將來無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國也會開始應(yīng)用和普及。無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)也會象GSM網(wǎng)絡(luò)一樣覆蓋每個角落。2.無線遠傳水表國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著科技的進步和社會的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，使信息的傳播已經(jīng)達到了實時化和智能化，尤其是在公用事業(yè)領(lǐng)域，各類信息的采集和傳輸已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，以往那種采用人工抄收和統(tǒng)計水表數(shù)據(jù)的時代已經(jīng)成為歷史。隨著無線電科技和GSM公用通訊網(wǎng)絡(luò)和有線電話的普及，使遠程水表技術(shù)迅速的發(fā)展和成熟。中國無線遠傳水表的誕生大約在二十年前，其中“水表遠傳流量計”是一九八七年開始研制的。之后，光電的、霍爾的、單干簧管的水表陸續(xù)產(chǎn)生并得到一定應(yīng)用。因為當初住宅自動抄表還沒有市場，這些技術(shù)的應(yīng)用也僅僅是少量的和局部的。一九九六年后住宅自動抄表開始有了一定的市場，這些技術(shù)開始普遍應(yīng)用并逐漸暴露出了不穩(wěn)定、不準確的缺陷，終歸于失敗。一九九七年雙干簧管技術(shù)研制成功，并得到了應(yīng)用。與以前的其他技術(shù)相比，雙干簧管的準確性、可靠性要好的多。初（1998年）應(yīng)用于IC卡水表自動收費系統(tǒng)，獲得了成功。至今，這項技術(shù)非常廣泛地在IC卡水表中應(yīng)用。但這一產(chǎn)品仍然有不穩(wěn)定、漏計數(shù)、不能防磁、多占一個微機接口等缺點。 要說脈沖式無線遠傳水表理想的產(chǎn)品，還是一九九八年研發(fā)成功的自保持開關(guān)技術(shù)。由于采用了雙感應(yīng)頭、自保持開關(guān)技術(shù)，使開關(guān)信號準確率達到了百分之百。又由于該技術(shù)采用了水表玻璃之上的結(jié)構(gòu)方式，成功的解決了防磁干擾的問題。之后，這種產(chǎn)品被設(shè)計成了傳感貼片的形式，使全國乃至全的普通水表都可以方便地安裝組合，成了一種“一分鐘即可使您的普通水表變成無線遠傳水表”的通用產(chǎn)品。從一九九九年至二OO六年，這種自保持開關(guān)傳感器產(chǎn)品已推廣應(yīng)用達100萬只以上，其中僅北京市就達19.4萬只。持續(xù)六年的規(guī)模化應(yīng)用，已充分證明了自保持開關(guān)遠傳技術(shù)在準確性、可靠性、穩(wěn)定性方面，已完全達到了自動抄表系統(tǒng)的遠傳技術(shù)要求。 在一些水壓不穩(wěn)定的特殊場合，有時存在水表倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這是造成誤差的原因之一。2005年，一種可測倒流的具有自保持開關(guān)功能的遠傳技術(shù)試驗成功，這一技術(shù)徹底解決了因水表倒轉(zhuǎn)造成的讀數(shù)誤差，已得到了廣泛地應(yīng)用。 至此，在中國，脈沖式無線遠傳水表的研發(fā)歷經(jīng)二十年，以準確、可靠、穩(wěn)定、通用而告一段落，脈沖式傳感技術(shù)不過關(guān)的時代宣告結(jié)束。3.主要設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計的主要工作內(nèi)容是基于ST單片機設(shè)計一個低功耗的無線遠傳水表。該水表主要民用，可實現(xiàn)計量和數(shù)據(jù)無線遠傳。采用電池作為電源，工作電壓為3.6v。（1） 數(shù)據(jù)采集：通過傳感器將水流量轉(zhuǎn)化為脈沖信號，記錄用水量；（2） 信息顯示：顯示已用累計用水量、單價水費、剩余水量、水表閥門及電池、狀態(tài)等信息；（3） 無線收發(fā)功能 實現(xiàn)單片機調(diào)控射頻芯片無線收發(fā)，傳輸數(shù)據(jù)、可實現(xiàn)跳頻功能，避免信號的沖突干擾；（4） 全面防盜水：利用管理軟件監(jiān)控、鉛封及防反裝、防拆裝胃，有效防止用 （5）監(jiān)控功能：智能網(wǎng)絡(luò)水表可以監(jiān)控水表的運行狀況，如果出現(xiàn)異常。關(guān)閉水表的閥門，設(shè)置狀態(tài)位，方便上位機管理系統(tǒng)的查詢，從而有效防止偷水現(xiàn)象；4.設(shè)計思路無線智能遠傳水表的無線通信選擇公用頻段（ISM）。該表采用電池供電，保證市停電時，不影響表具對信息的采集和存儲。根據(jù)行業(yè)標準的要求，電池的使用壽命大于6年，因此整個產(chǎn)品的設(shè)計要求充分考慮耗電量問題。電池選擇高能鋰電池，通過選擇低功耗器件，設(shè)定精密的微功耗工作方式來確保電池的使用壽命。通過采用雙傳感器，軟件糾錯，抗干擾技術(shù)，加密技術(shù)來保障數(shù)據(jù)采集，存儲，傳輸?shù)臏蚀_度。無線遠傳水表由以下幾部分組成：單片機，無線數(shù)傳，數(shù)據(jù)采集電路，閥門控制電路，信息顯示，電源電路。如圖所示1.數(shù)據(jù)采集電路　傳感器選擇接觸阻抗低、無待機功耗、可靠性好的小型干簧管。作為磁傳感器，在磁鐵進入干簧管吸合臨界區(qū)的時候，干簧管會產(chǎn)生多次吸合，導(dǎo)致重復(fù)計量。為了提高計量的準確性和抗干擾性，在產(chǎn)品中采用雙傳感器設(shè)計。無論單個傳感器吸合多少次都按照吸合一次計算，只有兩個傳感器各吸合一次才算是一次有效計量。本設(shè)計計量單位為0.1t.當兩個傳感器同時吸合時，認為是外界強磁干擾，水表執(zhí)行關(guān)閉閥門動作。2.單片機選擇單片機選擇的是ST低功耗單片機，單片機是AVR內(nèi)核低功耗單片機。具有其先進的指令集及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元相連接，使得一條指令可以在同一周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。Mega169具有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH，512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，53個通用I/O口線32個通用工作寄存器，用于辯解掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，內(nèi)含LCD控制器，三個有比較模式的定時器具有片內(nèi)編程看門狗定時器，5個可以通過軟件進行選擇的省電模式。強大的單片機，可以為許多嵌入式控制應(yīng)用提供靈活而低成本的解決方案。3 射頻模塊選擇射頻模塊選采用SX1278擴頻芯片，實現(xiàn)自動跳頻，抗干擾能力強，使用靈活、可以準確實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)，在可接收模式下電流低至4uA,一顆3600mAH電池待機計算可以持續(xù)使用18年。4信息顯示在本次設(shè)計中，智能網(wǎng)絡(luò)水表信息顯示模塊采用液晶顯示(LCD)，目前市場上于智能儀表的顯示有LCD和LED兩種，因為智能網(wǎng)絡(luò)水表采用低功耗設(shè)計，而LCD的功耗相對LED要小的多。5閥門控制電路在本次設(shè)計中采用電動球閥作為水表的控制閥門。其工作原理是：采用小功率電機通過減速，直接驅(qū)動球閥開閉。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，水阻小。它的缺點是球閥的球環(huán)加工精度要求高，使用一段時間后由于水垢或微顆粒等使轉(zhuǎn)動阻力增大，但可以采用每月定時開關(guān)閥門幾次來解決這一問題。這種閥門技術(shù)比較成熟，在使用過程中，閥門開、斷的次數(shù)不多，所以閥門的使用不會產(chǎn)生很大的功耗。-------------------------深圳捷迅易聯(lián)科技有限公司專業(yè)開發(fā)各類低功耗藍牙WIFI，無線收發(fā)模塊,無線數(shù)傳模塊,無線抄表模塊,無線測溫采集,RF射頻模塊,ZIGBEE數(shù)傳模塊,自組網(wǎng)模塊，無線數(shù)傳電臺等各類無線模塊以及為客戶設(shè)計定做相關(guān)無線采集，無線傳輸，無線遙控等方案。公司提供標準的TTL/232/ 485 /SPI各類接口數(shù)傳模塊,歡迎聯(lián)系！祝各位宏圖大展！-------------------------------------------------鐘 庭 國 QQ:1419057957 Mob: 18680302735 13265548981E-mail: zone@rf-module.cn電話:0755-26031631 傳真:0755-26521631公司：深圳捷迅易聯(lián)科技有限公司地址：廣東省深圳南山科技園高新中四道東科智西路1號科苑西工業(yè)區(qū)南23棟602網(wǎng)站：http://www.rf-module.cn http://www.rf-mine.com-------------------------------------------------