摘 要：本設(shè)計(jì)針對傳統(tǒng)自來水用量讀取的不足，提出通過無線模塊進(jìn)行無線通信，并應(yīng)用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)的中央處理裝置，通過一種靈活的編程算法，實(shí)現(xiàn)手持式終端讀取自來水用量的功能。通過同一個(gè)手持式終端設(shè)備，工作人員可以操控按鍵，查看不同住戶家庭的自來水流量，從而方便收取費(fèi)用。此設(shè)計(jì)是雙向的，住戶的家用自來水讀取表安裝簡便，方便住戶查看信息；工作人員的手持式終端制作簡便，提高了工作人員的工作效率。

關(guān)鍵詞：STC單片機(jī)；無線通信；手持式終端

0 引言

在日常生活中，傳統(tǒng)上的自來水用表一般都是深埋在地下；表盤上沾有污垢；指針式的讀取。此種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一方面不方便住戶實(shí)時(shí)查看家用水流量值，而且不方便工作人員查看自來水用表已完成收費(fèi)任務(wù)，這大大降低了工作效率。本設(shè)計(jì)針對這一問題，優(yōu)化了傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的方案[1]。通過本設(shè)計(jì)，住戶可以通過顯示屏輕松查看水流量信息，而工作人員通過手持式終端設(shè)備，操控設(shè)備上的按鍵，便可以靈活查看住戶的水流量，從而收取相應(yīng)的費(fèi)用。

1 總體設(shè)計(jì)方案

整個(gè)自來水用量無線讀取的設(shè)計(jì)[2]，主要由單片機(jī)主控模塊、霍爾水流量傳感器、無線傳輸模塊、矩陣鍵盤、液晶顯示模塊、電源供電模塊等部分組成。

整個(gè)設(shè)計(jì)都以單片機(jī)STC89C52RC作為系統(tǒng)的主控芯片，由電源供電模塊供電。住戶家用流量計(jì)部分使用無線模塊實(shí)時(shí)發(fā)送信息，并且通過顯示屏顯示累計(jì)流量值，住戶可以通過顯示屏輕松查看某一時(shí)間段內(nèi)的流量值。工作人員可以通過操控手持式終端設(shè)備查看不同住戶的水流量值，并且還能將住戶的水流量復(fù)位，重新開始計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)安裝簡便，攜帶方便，耗能少，提高了工作人員的工作效率。

2 硬件設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)采用STC 公司的STC89C52單片機(jī)作為主控制器。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗8位微控制器，采用外部時(shí)鐘，晶振頻率可達(dá)12Mhz，具有32個(gè)通用IO口，從速度和管腳數(shù)量兩個(gè)角度來看，可以達(dá)到本系統(tǒng)各個(gè)部分的要求。

系統(tǒng)硬件分為兩個(gè)部分：住戶家用流量計(jì)部分和手持式終端部分。住戶家用流量計(jì)部分使用單片機(jī)P1.0-P1.5與無線模塊nRF24L01[3]的六個(gè)信號(hào)線相連，P3.4作為霍爾水流量傳感器的信號(hào)端，液晶1602的并行數(shù)據(jù)口與單片機(jī)P0.0-P0.7相連，RS、RW、EN分別連接至P2.0、P2.1、P2.2口。手持式終端部分使用單片機(jī)P1.0-P1.5與無線模塊nRF24L01的六個(gè)信號(hào)線相連，矩陣鍵盤的X控制端與單片機(jī)P2.4-P2.7相連，Y控制端與單片機(jī)P3.4-P3.7相連，液晶1602的并行數(shù)據(jù)口與單片機(jī)P0.0-P0.7相連，RS、RW、EN分別連接至P2.0、P2.1、P2.2口。

系統(tǒng)顯示部分采用M1602模塊。該模塊有兩行、每行16個(gè)字符可以用來顯示，可以滿足累計(jì)水流量和消費(fèi)金額的顯示需求。第一行顯示累計(jì)水流量值，第二行顯示水流量值所對應(yīng)的金額值。

矩陣鍵盤為4*4數(shù)目的按鍵，鍵盤上有“數(shù)字選擇”功能，“確定”功能，“取消”功能，“復(fù)位”功能。工作人員到住戶家收取費(fèi)用時(shí)，通過按鍵選值選擇該住戶家的水流量計(jì)地址，此時(shí)手持式終端與住戶家用流量計(jì)建立連接，該住戶家用流量計(jì)的信息傳到工作人員的手持式終端上，工作人員便可以根據(jù)手持式終端上的水流量值和所需金額值兩個(gè)信息向用戶收取相應(yīng)的費(fèi)用?！叭∠惫δ苁怯脕砣∠麛?shù)字輸入的。當(dāng)工作人員收取了該用戶該時(shí)間段內(nèi)用水費(fèi)用后，工作人員按下“復(fù)位”按鍵，既可以將住戶家用水流值清零，以便下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)水流量值的累計(jì)。

根據(jù)該系統(tǒng)大部分硬件采用5V供電以及nRF24L01無線模塊采用3.3V供電，所以采用高性能可充電鋰電池提供7.4V直流電，再經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路LM7805穩(wěn)壓，形成5V直流電供給單片機(jī)。5V直流電經(jīng)過AMS1117-3.3V三端穩(wěn)壓電路形成穩(wěn)定的3.3V，供給nRF24L01模塊。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 家用水流量計(jì)

程序首先初始化無線模塊nRF24L01和液晶1602，初始化完成后，程序處于主循環(huán)中處理事件[4]。在主循環(huán)中，程序等待接收并且計(jì)數(shù)器開始工作，當(dāng)收到“復(fù)位”命令后，顯示屏上的水流量值復(fù)位；如果收不到“復(fù)位”命令，計(jì)數(shù)器開始工作，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到某一特定值，程序便不在等待接收，繼續(xù)向下執(zhí)行。

水流量值采用中斷計(jì)數(shù)的方式，并不影響主循環(huán)的進(jìn)行。程序在等待接收工作完成后便向外發(fā)送多次當(dāng)前的累計(jì)用水量值，以便工作人員改變手持式終端的地址與住戶家用水流量計(jì)匹配進(jìn)而接收相關(guān)信息。

3.2 手持式終端

程序初始化無線模塊nRF24L01和液晶1602完成后，便進(jìn)入主循環(huán)中。在主循環(huán)中，不同按鍵選擇便會(huì)執(zhí)行不同的功能。當(dāng)工作人員輸入與固定住戶的水流量計(jì)的地址相匹配的號(hào)碼時(shí)，無線模塊已經(jīng)匹配完成，便可以與家用水流量計(jì)互相傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)工作人員按下“確認(rèn)”按鍵，手持式終端的顯示屏上便會(huì)顯示該住戶的某一時(shí)間段內(nèi)的用水量值，并且智能算出當(dāng)前累計(jì)用水量所對應(yīng)的金額值，顯示在顯示屏上，這大大節(jié)省了工作人員的時(shí)間。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)提出的一種自來水用量無線讀取設(shè)計(jì)，對于無線模塊數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活使用以及對于單片機(jī)數(shù)據(jù)的靈活操作，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠滿足住戶和工作人員使用需求。該設(shè)計(jì)的思想獨(dú)特新穎，軟件與硬件的完美結(jié)合，使得該設(shè)計(jì)應(yīng)用型更強(qiáng)，推廣也將更加方便。該設(shè)計(jì)的研究和實(shí)際應(yīng)用也將為不斷發(fā)展的自來水收費(fèi)管理的問題，提供一種可用的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]周澤陽.基于霍爾流量傳感器的家用節(jié)水裝置的探討[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2013（07）：357-359.

[2]王杰.水流量計(jì)的設(shè)計(jì)和開發(fā)[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（12）：29-32.

[3]蔡向東.無線收發(fā)模塊在多機(jī)通信中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（05）：469-472.

[4]郭天祥.《新概念51單片機(jī)C語言教程—入門提高開發(fā)拓展全攻略》[M].中國水利水電出版社，2009.

作者簡介：沈新鋒（1994—），江蘇興化人，南京信息工程大學(xué)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。