IC卡冷水水表的开发

摘要

本文以IC卡冷水水表系统为研究对象，详细阐述了该系统的设计开发过程，首先介绍了IC卡水表总体方案设计，其中包括IC卡冷水水表的基本结构以及要实现的基本功能，并对其进行方案论证以及关键零部件的选型，提出了低功耗、高可靠性的要求以及相应的实现方案。 接着，阐述了机械系统设计、其中着重介绍了先导阀的工作原理和主要零部件的结构设计，以及基表的设计和整表外观设计。 通过对控制系统硬件控制系统的组成及软件功能的描述，介绍了控制系统的功能实现，另外还介绍了了系统低功耗设计的实现。 最后，通过对系统进行了可靠性试验和研究，策划了大量的试验以及可靠性试验，其中包括机械强度、计量等级、密封程度、防护等级试验、先导阀门电流及耐用性试验、执行器功耗试验、磁钢剩磁及密封试验、整机功耗试验及可靠性试验，通过上述试验确认了本系统所达到的技术水平，对试验数据进行了详尽的分析，得出了相应结论，尤其是完整地进行了可靠性试验，验证了系统MTBF超过2000小时的要求，达到了试验目的，为后期产品批量生产奠定了良好的基础。 在此基础上研制的IC卡冷水水表已经投入试用，并取得了良好的使用效果。

目录

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第1章绪论

1.1项目开发的必要性及应用前景

1.1.1水资源日益匮乏

1.1.2预付费管理模式的推广

1.1.3 IC卡冷水水表的优越性

1.1.4 IC卡冷水水表的现状和应用前景

1.2项目开发的关键技术

1.2.1阀门的低功耗，高可靠性要求

1.2.2新型先导阀门的设计

1.2.3可靠性研究

1.2.4关键零部件的选型与集成设计

1.2.5小结

1.3本人的主要工作及创新点

第2章IC卡冷水水表总体设计方案

2.1IC卡冷水水表的基本结构

2.2 IC冷水水表的基本功能

2.2.1准确的冷水流量计量和双重显示功能

2.2.2预付费控制功能

2.2.3自动报警和提示功能

2.2.4实时监测功能

2.2.5自维护功能

2.2.6阶梯水量统计功能

2.2.7管理功能

2.2.8可扩展功能

2.3系统方案论证

2.3.1基表

2.3.2电控阀门

2.3.3流量传感器

2.3.4卡类型

2.3.5微处理器

2.3.6电源

2.3.7水表管理系统

2.4本章小结

第3章机械系统设计

3.1先导阀门设计

3.1.1先导阀门的工作原理

3.1.2主要结构

3.2基表设计

3.2.1表阀一体的结构设计

3.2.2表芯设计

3.2.3流量传感器设计

3.3整表外观设计

第4章控制系统的实现与低功耗设计

4.1硬件控制系统的组成

4.1.1微处理器

4.1.2流量取信模块

4.1.3电机驱动与阀位检测模块

4.1.4电源管理模块

4.2系统软件功能的实现

4.2.1软件环境

4.2.2系统软件流程

4.2.3软件各功能子程序处理程序

4.2.4系统自动检测子程序

4.2.5 P2端口中断程序

4.2.6实时时钟中断程序

4.3系统低功耗设计实现

4.3.1选择低功耗的阀门

4.3.2选择低功耗器件和低功耗参数设定

4.3.3选择低的工作电压和低的工作频率

4.3.4选择低功耗的系统运行模式

4.4本章小结

第5章系统可靠性研究及试验

5.1机械强度、计量等级、密封程度、防护等级试验

5.1.1试验要求及原理

5.1.2试验所需仪器

5.1.3试验步骤

5.1.4数据处理所需工具

5.1.5原始数据及处理

5.1.8压损数据分析：

5.1.9试验结论

5.2先导阀试验

5.2.1阀开启、关闭及电流试验

5.2.2阀门耐用性测试

5.2.3试验结论

5.3执行器试验

5.3.1试验目的

5.3.2试验方法

5.3.3原始数据

5.3.4数据处理及分析

5.4磁钢试验

5.4.1磁钢剩磁的测量

5.4.2测量结果分析

5.5磁钢密封试验

5.5.1试验方法

5.5.2磁钢密封测试现象描述

5.5.3试验结论

5.6整表功耗试验

5.6.1试验方法

5.7可靠性试验

5.7.1可靠性试验性质

5.7.2试验要求和方法

5.7.3试验方案

5.7.4可靠性特征及相关定义

5.7.5试验条件和试验周期

5.7.6受试设备的失效

5.7.7加权故障的计算

5.7.8受试设备性能的监测

5.7.9试验程序

5.7.10受试设备的相关试验时间的计算

5.7.11受试设备相关失效总数计算

5.7.12平均无故障时间的点估计及置信限

5.7.13失效分析

5.8本章小结

结论

参考文献

致谢