基于51單片機的TM卡水表控制系統設計

　　4、LCD顯示控制電路

　　LCD驅動器采用HT1621,它是128點、內存映象和多功能的LCD驅動器,特有的軟件配置特性使它適用于多種LCD應用場合,用于連接主控制器和HT1621的管腳只有4或5條。在本設計中,采用電阻和PNP三極管來控制HT1621的電源|穩壓器,降低功耗,延長LCD的使用壽命。LCD平時處于關閉狀態,當有TM卡插入、并確認有效卡或有其它狀況時,LCD開啟并顯示本次購水、已用水量、可用水量、閥門狀態等信息。

　　5、水量計量電路

　　水表的基表采用符合ISO4064B標準的單流旋翼式冷水水表,技術參數如表1所示。該表計數機構與測量機構經磁耦合傳動,采用干簧管水量計量發訊,每流經10升水時產生一脈沖;表內設有磁保護裝置,具有較強的抗外磁干擾能力。水量計量脈沖通過由電容和電阻組成的防抖電路輸入單片機,每輸入一個脈沖,在存儲器中減去相應水量。

　　6、閥門控制檢測電路

　　閥門控制是水表控制系統中一個很敏感部分,關啟閥門的可靠性差,將會給供水部門帶來很大的問題。因此,我們自行設計了結構巧妙、關閉可靠、DC2.6-3.6V控制的電動陶瓷閥門,有效地解決閥門關閉不可靠問題。如圖3所示為電動閥門的正反控制電路,當正向端輸入高電平,反向端輸入低電平時,閥門開啟;反之,閥門閉合。當單片機P1.6口輸入低電平、P1.7口輸入高電平時,三極管Q3、Q5、Q6導通,Q2、Q4、Q7截止,故正向端（ON）輸出高電平,反向端（OFF）輸出低電平,開啟閥門,開啟到位時,由單片機P1.5口輸入檢測信號,動作停止;反之,三極管Q2、Q4、Q7導通,Q3、Q5、Q6截止,正向端輸出低電平,反向端輸出高電平,關閉閥門,同樣由單片機P1.6口輸入關閉到位檢測信號。　　　　　　　

　　　　　圖3 電動閥門的控制電路

　　7、電源電壓檢測電路

　　為提高水表運行的可靠性和安全性,采用分級電源電壓實時檢測,電壓實時檢測芯片采用RH5VL28和RH5VL30。當電源電壓正常時,芯片的Vout腳為高電平;當電源電壓小于3.0V時,RH5VL30的Vout腳輸出低電平,單片機檢測到該信號后,控制液晶顯示模塊顯示欠壓,并關閥警告,提示用戶更換電池;當電源電壓小于2.8V時,RH5VL28的Vout腳輸出低電平,單片機檢測到該信號后,徹底關閥,直到用戶更換完電池。

　　8、電源及實時時鐘電路

　　單片機系統功耗的高低往往和電源電壓的大小成正比,因此在以電池供電的系統中,在滿足性能要求的前提下,盡可能選擇低的供電電壓。為此,我們采用武漢力興公司ER14505型DC3.6V/2.0Ah一次性鋰-亞硫酰氯電池作為系統電源,以充分利用單片機和外圍器件的低電壓、低功耗特性。

　　在ＴＭ卡式水表的實際應用中,用戶因某些原因可能長期不使用。因此,電池在長時間微電流放電（相當于儲存時的自放電）后,內阻將上升,電池的瞬時驅動能力下降,極有可能影響電控閥門的動作或者產生欠壓,影響系統的穩定性。但同時,電池可能還有足夠的容量使用,如果因此而更換電池又將增加水表的使用成本。為解決這個問題,我們在控制系統中增加了一個時鐘電路,每隔一個月的時間,時鐘芯片（PCF8563）產生中斷,單片機接受后,控制閥門開啟、關閉,使電池定時產生比較大電流的放電,降低電池內阻,改善電池的性能,進而提高整個系統的穩定性、可靠性以及免維護性。