1、基于 GSM 的煤气表采集系统的设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校
2、有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,
3、同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名: 日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日目 录摘 要 .1第一章 绪 论 .31.1 课题意义 .31.2 本系统完成的功能 .3第二章 各模块方案选择 .32.1 电源模块 .32.2 单片机控制模块 .42.3 煤气流量传感器的选择 .42.4 键盘模块 .42.5 显示模块 .52.6 数字时钟电路 .52.7 串口解决方案 .62.8 G
4、SM 模块选择 .62.9 数据存储器 .6第三章 系统硬件设计 .73.1 硬件总体结构 .73.2 PIC 18F458 单片机简介 .73.2.1 高性能 RISC CPU .73.2.2 外围功能模块特性 .73.2.3 高级的模/数转换特性 .83.2.4 CAN 总线模块特性 .83.2.5 特殊的单片机特性 .93.2.6 FLASH 技术 .93.3.煤气流量传感器电路的设计 .93.4 漏气检测电路的设计 .103.5 开阀熄火检测电路的设计 .103.6 通风扇控制电路 .113.7 电磁气阀控制电路 .113.8 红外键盘模块设计 .123.9 电源电路的设计 .153.
5、10 时钟电路的设计 .163.10.1 时钟芯片 DS1302 简介 .163.10.2 DS1302 硬件连接 .173.11 LCD 液晶显示电路 .173.12 打印机模块 .183.13 通过串口收发短消息 .193.13.1 GSM 短消息技术简介 .193.13.2 短消息特点 .203.13.3 收发短消息方式 .213.13.4 PDU 编码 .213.13.5 AT 指令 .213.13.6 发短消息 .223.13.7 接收短消息 .24第四章 软件设计 .254.1 软件设计的主要步骤 .254.2 主函数流程图 .274.3 数据采集,存储,查询软件设计 .284.4
6、 红外健盘软件设计 .304.5 GSM 模块短信接收发送设计 .31第五章 实物效果 .335.1 本系统的控制按键说明 .335.2 各功能详细介绍 .34第六章 结束语 .40参考文献 .41附 录 .42附录一:总原理图 .42附录二:主程序清单 .43致 谢 .116山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计(论文)1摘 要采用传统的人工抄取煤气表数据的方式,不可避免地存在耗费人工、效率低、误差大, 时间长等缺点。无线抄表系统可以摆脱人工抄表的办法,利用 GSM 进行远程数据传输。具有计量准确、通信可靠、抄表方便、功耗低等优点,以及节省人力、远 程监控、远程维护的功能。本系统设计的
7、GSM 抄表系 统是由单片机控制模块、流量计数模块、电源模块、显示模 块、GSM 通信模块、 时钟模块、红外线键盘 模块、打印模 块、漏气检测模块、开 阀熄火检测模块和存 储模块等组成。本系 统实现了用量计数、 计价、用量查询、 GSM 远程无线抄表、打印、存 储、液晶显示、 红外键盘控制、号码更改、价格更改、闹钟设置、时间设置、手动止闹、漏气 检测、开阀熄火检测、报警等功能。最终 完成一个多功能家庭煤气表的设计。虽然现在只有部分城市采用了远程抄表,但全国全面建设的号角已经吹响,很多的大中型城市已经开始全面部署。相关的电子科技企业也都快速的跟进,加紧远程无线抄表的研发和生产步伐。相信在几年之内
8、,原始的人工抄表系统将会被现代化的无线抄表系统所全面取代。关键词:GSM 无线抄表 煤气表 单片机 山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计(论文)2ABSTRACTUsing the traditional artificially reading data from the gas meter, inevitably exist consuming manual, inefficient and error, time to long, and other shortcomings. The advantage of GSM wireless meter reading system i
9、s accurate metering , reliable communication, meter-reading convenience, low power consumption and the labour-saving, remote monitoring, remote maintenance functions.The wireless meter-reading system is consist of MCU module, flow number of modules, power module, displaying module, GSM communication
10、 module, clock module, infrared keyboard modules, print modules, leak detection module, Extinguished the fire detection module and memory module. The system to achieve the amount of counting, pricing, the amount of inquiries, GSM wireless remote meter-reading, printing, storage, liquid crystal displ
11、ay, infra-red keyboard control, the number changes, price changes, the alarm settings, time settings, Manually stop the clock, leak detection , Extinguished the fire detection,alarm and other functions. Final completion of a multi-purpose household gas meter design. Although only a handful of cities
12、 using the wireless meter reading system, but the comprehensive building of the National bugle call is sounded. Many of the large and medium-sized cities have started full deployment. Elec-tronic technology related enterprises are quick follow-up. Believe that within afew years, the traditional arti
13、ficially reading data from the gas meter will be replaced by the wireless meter reading system.Key words:GSM wireless meter reading system; Gas meter; MCU山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计(论文)3第一章 绪 论1.1 课题意义目前市场上销售的煤气表一般来说有机械式和数字式两大类。机械式历史悠久,技术成熟,价格低廉,但功能单一,目前占有较大的市场份额;数字式显示直观,功能多,价格高。机械式只能由人工抄表,这种落后的抄表方式,消耗大量的
14、人力、物力,而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低。抄煤气表一向是燃气部门一项复杂而重要的工作,而市民交费同样是件繁琐的事情,给居民带来很多的不便。因此,国家有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表。自动抄表系统目前主要采用有线通信技术和无线通信技术。要能实现自动抄表,则要求煤气表必须为数字式的,且需具备一定的通信功能。目前大部分数字式煤气表一般只有记录用气量和一定通信的功能,随着人们生活水平的逐步提高,对煤气表功能的要求也越来越高,自动抄表系统的逐步普及要求煤气表具备一定的通信功能外,对安全方面的要求更为重要。为了适应自动抄表系统的需要和用户对煤气表功能的需
15、求,本设计特开发了一多功能数字式煤气表。采用GSM无线传输,具有安全检测,无线通信,数字计量,计价等功能。与现有的众多智能抄表系统相比,本设计方案具有如下独到的优点:免去在住户单元楼内和室内布置数据采集专用通信线路的麻烦,降低了成本,而且无线传输中干扰也比有线传输要少,即在一定程度上提高了前端数据采集、传输的可靠性;有效利用了丰富的现有电力线网络资源,符合创建节约型社会的要求,具有很重要的现实意义。1.2 本系统完成的功能本设计完成了 用量计数、计价、用量查询、GSM 短信接收、GSM 短信发送、打印、存储、晶液显示、红外键盘控制、号码更改、价格更改、闹钟设置、时间设置、手动止闹、漏气检测、开
16、阀熄火检测、报警等功能。最终完成一个多功能家庭煤气表的成品。山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计(论文)4第二章 各模块方案选择2.1 电源模块方案一:采用 200W/5V 直流稳压电源供电。功率上可以满足系统需要,不需要更换电源,但是,煤气表要求不能断电,以保证数据的正常存储和用户的正常使用,这一点此方案不能满足要求。方案二:采用太阳能电池板和蓄电池供电,蓄电池采用 2A 型号,满足系统的要求,并且不会断电,既方便用户,又可以节能,并且安装使用都非常便利。分析比较后,我选择方案二。2.2 单片机控制模块方案一:采用 AT89S51。51 单片机是 8 位单片机中应用范围比较广的一类单片
17、机。它采用冯诺依曼结构结构,指令、数据总线复用,并且采用集中指令集(CISC) ;程序指令比较多。执行速度较慢且搞干扰能力不强。方案二:采用 PIC16F877。PIC 是数据总线和指令总线分离的哈佛总线(Harvard)结构,并且使用精简指令集(RISC) ,它具有寻址方式简单和代码压宿率高,功耗低,驱动能力强,应用平台界面友好、开发方便,程序存储器版本齐全等优点并且内部自带有 256 字节的 EEPROM1。但它只有 8K 的程序存储空间。方案三:采用 PIC 18F458。它具有方案二中介绍的 PIC 系列单片机的所有优点,并且具有 32K 的程序存储空间和 1536 的 RAM。总上,
18、因为本设计功能复杂。需要的 Flash 和 RAM 资源相对较多。因此采用方案三。2.3 煤气流量传感器的选择方案一:干簧管传感型。干簧管由于不需要供电,它对一般的电磁干扰不敏感,,虽然干簧管的机械触点有疲劳寿命的问题,但质量较好的高性能触点干簧管寿命可达 108 次。方案二:霍尔传感型。霍尔元件虽然灵敏度高而又无触点,但都需要供电,这使得整个系统供电问题变得较为突出,不仅要考虑用交流电,还要考虑后备电源,所以在安装后的运行成本比较高。方案三:光电转换型。这种传感形式一般是在在基表旋转部件上加装一面反射镜面,在与反射镜面相对应的部位安装一个光电传感器,当旋转部件上的镜面转至传感器位置时,传感器就产生光电感应,发出一次脉冲信号。但这种传感形式有下面一些缺点:传感器本身要耗电,不利于后备电池的微耗供电。