篇一：开题报告
毕业设计（论文）
题告开报
1选题的背景和意义
由于中国社会的经济快速发展，落后的科技已经不能适应时代的发展，只有不断进步的科技才能推动社会和时代的跨越发展，所以基于单片机智能水表的研究也推上了一个重要的高度。智能水表的研究为水资源的再节约做了很重要的贡献。我国是世界上人均水资源拥有量是分贫乏的国家之一，节约和保护水资源是我国当前一项是分重要的战略措施。节约水资源包括两个方面的措施，一是大力推广应用节水新技术；二是加强用水的科学管理，在某种意义上来说，加强用水科学管理是当前的首要任务。要加强用水的科学管理，最重要的是加速研究开发科学先进、应用方便的节水科学管理仪表以及这种仪表的普及应用[1]。可见研究一种低功耗、计量精确方便的智能水表显得极为重要，对推动水节约发展做重要贡献。
1.1选题的背景
此次设计是一种基于单片机的智能水表，它以价格较低的AT89C51为核心，以智能卡式水表系统为研究对象，它结合了控制技术、计算机技术、流体计量学等多方面技术，是一种跨专业的电子信息化系统。主要解决计量控制精度、功耗、数据保密性、动作可靠性和稳定性、系统易用性和安全性等方面问题。
1.2研究现状
传统水表的发展经历了漫长年代，它涉及社会生活的各个方面。它对改善人类生活、促进社会发展和科技进步起到了无法估量的作用。直到现在在很多领域还能继续发挥作用。传统水表主要结构由硬件构成，以相对固定形式确定下来，所实现的功能较单一。只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能，用户在使用过程中无法对其功能进行改变。传统水表的主要特点是自成体系，自我包容，用户无法更改。传统水表功能单一，只具流量采集和机械指针显示用水量的功能。另外，传统水表无法升级换代，而且开发周期长、经费投入大。随着科技水平不断发展，人们对传统水表提出以下几方面的要求：测量精度高、功能强、可靠性好，测量全能自动化、智能化，小型化、使用灵活方便、升级方便，同时还能进行测量数据的处理、存储和显示，具有和其他设备进行数据通讯等功能。这些新的要求不仅促使着传统水表不断地改进和发展，也孕育着新一代水表——智能水表的产生。
1.2.1国外水表系统发展概况
在国外集中抄表系统的技术发展起步较早，对集中抄表技术的研究起步也较早，
且比较深入，从标准的制定到抄表专用芯片的生产都比较成熟，多种集中抄表技术得到了相对广泛的、成功的应用，在发达国家基本上都实现了远程集中抄表。对于适合于远程集中抄表的智能水表而言，国外几家大水表公司，如瑞典ABB公司、德国MEILEK公司及以色列ARAD公司推出的总线制智能水表，这些公司定做了一体化芯片(将采集、存储、传输电路集成于一体的专用芯片)，固件到表体上。这种水表由于采集计数工作单元均装配在智能水表内并密封，水表的数据采集、处理、存储等基础工作全由水表本身完成，上位机不参与底层数据采集，仅进行通信联系，消除了外界因素对计量的影响[2]。另外因智能水表引出的总线通、断不影响单表数据采集和保存，也不影响其它水表数据的读出，即使本次读数时该表总线出现故障，只需重新挂接好总线，无需重新置数，水表的真实读数仍可继续读出，其安全性、稳定性是比较可靠的。但是成本较高，推广普及较慢。
1.2.2国内水表系统发展概况
国内发展现状相对于国外远程集中抄表和智能化水表的发展，我国在这方面的技术起步较晚，但是发展十分迅速。RS-85总线传输方式已经广泛应用在集中抄表系统中，在我国些大中城市，无线传输抄表方式也广泛使用，经过技术的改进，这种抄表方式已经取得了明显的效果；电力线载波技术更是发展迅速，尤其在电能表自动抄表方面使用最多。对于传统水表出现的缺陷，我国市场上出现了很多种智能化水表，如接触式IC卡智能水表、阶梯式IC卡预付费智能水表、非接触式IC卡 (射频卡)智能水表等。同样远传水表是将用户用水量数据远传给上位机管理系统，现在我国出现了几种远传水表，包括无线远传水表、电力线载波水表和摄像直读式远传水表等[2]。 2研究的基本内容
（1）对智能水表系统进行设计，完成相关器件选型，对原理图进行设计。
（2）基于PROTUSE对软件、硬件进行综合仿真与优化，确保实现相应的功能。
2.1基本框架
智能水表工作时，首先由用户购买IC卡（即用户卡），并携IC卡至收费工作站交费购水，工作人员将购买水量等信息写入卡中。用户将卡插入IC卡水表，卡表内单片机识别IC卡密码并确认无误后，将卡中购买水量与表内剩余水量相加后，写入卡表内存储器，同时必须将IC卡内购水值清零。当用户用水时，由流量传感器采进来的信号以脉冲形式触发单片机的外部中断INT0，换醒单片机，进行用水处理。用户在用水过程中，卡表内剩余水量相应减少。当剩余水量低于一定量，如5m3，卡表
报警提示用户购水。当E2PROM中存储的水量用完时，单片机自动关闭电磁阀。用户只有重新购水，才能使电磁阀打开。此外，在发生人为故意破坏时，阀门也会关闭。智能水表的主系统框图如图2.1所示。
进水 图2.1主系统框图 供给用户
系统硬件电路由IC卡读写电路、液晶显示控制电路、电磁阀控制电路、脉冲提取电路、安全保护电路、记忆单元电路、通信接口电路组成，以AT89C2051为核心控制芯片，完成整个水表信号的读、写处理，监控水表工作的功能。其硬件结构框图如图2.2所示。
图2.2硬件结构框图
2.2研究的重点和难点
重点：
（1）对电气原理图进行设计，并对PCB板进行布线规划；
（2）程序设计方面，对读写卡、显示、驱动控制功能的实现；
（3）系统的稳定性与可靠性设计。
难点：
（1）智能卡式水表控制系统软件部分看门狗的初始化、进入睡眠及其唤醒等处理的设计；
（2）智能卡式水表控制系统硬件部分接口电路包括IC卡接口、液晶显示接口、电磁阀驱动接口的设计。
2.3拟解决的关键问题
（1）对芯片进行有效的集成，以实现对应的功能；
（2）通过软硬件优化，实现分析仪系统的快速响应；
（3）基于PROTUES对相关软硬件进行仿真优化。
3研究的方法及措施
3.1主要器件选型
（1）微处理器（AT89S8253）：AT89S8253是Atmel公司生产的8位微处理器，它与51单片机完全兼容，但在P1端口（P1.4 ～P1.7）上扩展了SPI接口；具有12KB的在系统重编程可下载Flash和256B的内部RAM；32位和8051兼容的可编程I/O线；2KB的EEPROM存储器[6]。
（2）阀门（电磁水阀MP15A-3V）：MP15A-3V，仅需+3V电源供电。正常供水情况下，电磁阀自锁于常开状态，驱动机构不消耗电能，只有当购买的吨位数用完时，才由固态继电器驱动电磁阀关闭开关，并自锁于常闭状态，重新购水插卡后，再次送电开启。
（3）流量传感器（WG101）：流量传感器是水表中的传感器部分，是实现正确计量的基础。WG101具有工作时无须使用外加电源；使用双磁极交替触发工作方式，触发磁场极性变化一周，传感器输出一对正负双向脉冲电信号，信号周期为磁场交变周期；输出信号幅值与磁场的变化速度无关，可实现“零速”传感；无触点、耐腐蚀、防水，寿命长等特点[10]。
（4）IC卡读/写器（内芯AT45DB041）：AT45DB041是Atmel公司生产的4M位串行数据Flash，支持ISP在系统重编程（擦写和编程），可用于语音、图像和数据的存储，特别适合于存储器型IC的设计。具有2个SRAM数据缓冲器，可以允许在系统重编程时接收数据。
（5）显示器（LCD1602）：是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它由若干个5×7或者5×11等点阵个点距的间隔，起到字符间和行间距的作用。LCD1602是指显示的内容为16×2既可以显示两行，每行16字符液晶模块（显示字符和数字。
（6）供电电源：供电系(本文来自：WwW.dXf5.coM 东星 资源网:电力线载波通信开题报告)统采用交/直流电源，平时水表由交流电通过表内的小型变压器输出供电，而备用电池处于充电状态，一旦停电，水表就由内部备用电池供电。
3.2编程与仿真
（1）电路图设计
篇二：开题报告
本科生毕业设计（论文）开题报告
学 生 姓 名： 周道洋
导师姓名、职称： 徐小强 副教授
所属学院： 自 动 化 学 院
专业班级： 自动化ZY1102班
设计（论文）题目：柔性外骨骼的智能感知及其嵌入式控制研究
2015年 3 月15日
篇三：开题报告
毕业设计（论文）开题报告
理工类
题目: 基于Matlab的OFDM系统设计与仿真 学院： 电子工程学院 专业班级： 通信工程 通信111 学生姓名： 徐安阳 学 号： 2011120695
指导教师： 刘金龙
2015 年 4 月 8 日