毕业设计（论文）-基于fpga语言的水表抄表器

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1、基于FPGA的水表抄表器设计1绪论21世纪人类将全面进入信息化社会，对微电子信息技术和微电子基础技术将不断提出更高的发展要求，微电子技术仍将继续是21世纪若干年代中最为重要的和最有活力的高科技领域之一。而集成电路(IC)技术在微电子领域占有重要的地位。伴随着IC技术的发展，电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation,EDA)已经逐渐成为重要设计手段，其广泛应用于模拟与数字电路系统等重要领域。1.1水表抄表器的发展现状对智能住宅小区的自来水集中自动抄表系统进行了研究。近年来，随着科学技术的不断发展和人民生活水平的不断提高，“智能化住宅”这一概念正在逐步地被引入到普

2、通住宅小区的建设之中。其中最典型的应用便是自来水表、电表、管道煤气表等三表的集中自动抄表系统。随着人们生活水平的不断提高和生活节奏的日益加快，现代家庭中的煤气、电、水费的核算和收缴工作日益成为一种负担。传统的计量器采用各自独立的感应式计量表，传统的水、电、煤气抄表有很多弊端，诸如必须逐门入户抄表，收费困难，易造成漏抄、误抄或多抄，需投入大量的抄表统计人员，而且存在抄表效率低、速度慢、成本高等问题。而不仅工作量大、数据统计麻烦，而且容易出错，费用收缴工作也极其麻烦。随着电子技术和网络技术的不断发展，以可编程逻辑器件为核心设计制作的全电子式计量表必将取代传统的感应式计量表。尤其是集群式、模块

3、化、全电子数字化多用户计量表，将会成为民用主导产品。本设计的抄表系统，它可把多用户的水量用量集中记录在一部表中，而且采用多用户联网的形式，进行集中抄写，数据统计简单，费用收缴周期可以大幅度的缩减。通过采用不同的流量感测模块，该电子式抄表还可改装为煤气、电费等多用途的抄表器。它对用户水、电、气等量的自动计费、收费联网，状态报警提示和防止用户使用非法手段窃水、窃电等功能于一体，是适应管理现代化的最佳计量器具之一。由此设计了一套远程抄表系统。由于它们的出现既方便了广大用户，又大大减轻了抄表员的工作量，同时由于计量精确，因而已具有成为该领域中主流技术的趋势。46基于FPGA的水表抄表器设计抄表系

4、统基本工作原理:利用电子技术和传感技术，对传统电表、水表、气表加以改进，使其成为远传表，在户外装一套计量系统，将每一个计量表传感器传出的数据，送到每个表的采集器存储，经过函数变换送到智能电路单元，各单元通过数据总线并联，在数据总线上任何一点皆可以与计算机通讯，自动抄收三表数据。系统包括远传检测表头、数据抄表器、上位控制器等三个部分。(1)远传检测表头:通过对现有电表、水表、煤气表加装传感器，使其既能就地显示计量数据，又能产生相关计量脉冲信号的新型计量表具。传感器实质上是一种基于磁电转换技术或光电转换技术的脉冲发生电路单元.远传检测表头均为机械转盘式，将磁感应探头装在检侧表头的某一刻度上，

5、并通过磁屏蔽防止外界磁场的干扰后，便将一台一次表改制成远传检测表头。转轴的圈数通过探头组件的输出端送到数据采集器，该数据通过一定的倍率计算便成为最终的计量数据。例如，在现有转盘计数的水表中加装霍尔元件和磁铁，即可构成基于磁电转换技术的传感器，霍尔元件固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘上，则当转盘每转一圈，永磁铁经过霍尔元件一次。即在信号端产生一个计量脉冲。同样，可以采用光电转换技术产生计量脉冲，实现远传抄表的目的。(2)数据抄表器:其主要功能是采集检测表头数据，累积表头数据，通过系统总线上传至上位控制器。其一般具有8个通道，每个通道连接1个检测表头。为保障系统的安全性及可靠性，数

6、据采集器应具有表底数据及采集数据的存储功能。(3)上位控制器:上位控制器可与数据采集器、检测表头组成完整的小规模抄表系统，标准型上位控制器通过屏蔽双绞线可挂接多个数据采集器。上位控制器主要功能是，对数据采集器硬件设备管理，历史数据存储、累积，采集器数据显示、打印等功能。本设计主要是针对该系统的核心部分—数据抄表器，抄表器接受已处理好的脉冲信号，每1000个脉冲记为1度。一个抄表器可以记录一户的用水量，同时循环显示各户现在的用水量。1.2本课题的研究意义本课题的研究意义有以下几个:首先，就是完成本课题的具体设计，通过这次设计，掌握用VHDL设计数字系统的方法。其次是探讨用VHDL实现数字系

7、统设计应当注意的方面。再次探讨VHDL语言的具体特点。最后注意编码的效率，以求速度和功耗的最优化。1.3目标内容46基于FPGA的水表抄表器设计随着社会和科技的发展，可编程逻辑器件为核心设计制作的全电子式计量表必将取代传统的感应式计量表。尤其是集群式、模块化、全电子数字化多用户计量表，将会成为民用主导产品。本设计的抄表系统，它可把多用户的水量用量集中记录在一部表中，而且采用多用户联网的形式，进行集中抄写，数据统计简单，费用收缴周期可