【導(dǎo)讀】隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的水表不再適應(yīng)現(xiàn)代化的社會(huì)需求，智能水表已成為發(fā)展趨勢(shì)，它相對(duì)于傳統(tǒng)水表有著更多的優(yōu)勢(shì)。智能水表在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中需要重視傳感器的準(zhǔn)確性、算法設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和運(yùn)算速度、設(shè)備的可靠性等因素。在未來，隨著技術(shù)的不斷提升，智能水表將會(huì)更加智能、更加普及化。

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智能水表的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）傳感器設(shè)計(jì)

傳感器是智能水表的重要組成部分，它能夠測(cè)量用水量、水壓、水溫等信息。在傳感器的設(shè)計(jì)中，需要考慮傳感器的精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性和可靠性等因素，以確保智能水表能夠準(zhǔn)確地測(cè)量用水量等信息。

（2）數(shù)據(jù)采集與處理

智能水表通過傳感器采集到的用戶用水信息，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)度和可讀性。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要采用一定的算法，分析用戶用水習(xí)慣提高用水效率。

（3）通訊技術(shù)設(shè)計(jì)

智能水表需要與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通訊，上傳和下載數(shù)據(jù)。在通訊技術(shù)設(shè)計(jì)中，需要考慮通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸速率、通訊距離、通訊安全等因素。

（4）算法設(shè)計(jì)

在智能水表中，算法設(shè)計(jì)起著重要的作用。它們負(fù)責(zé)將傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算、生成有用的信息。該算法應(yīng)該能夠處理大量的數(shù)據(jù)，并從中提取有用的信息。算法還應(yīng)該具有較高的精度，以確保讀數(shù)的準(zhǔn)確性，且在海量數(shù)據(jù)的處理過程中，算法的復(fù)雜度和時(shí)間效率也是需要考慮的。

（5）設(shè)備可靠性

確定設(shè)備的可靠性是智能水表設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在制定設(shè)計(jì)方案時(shí)，一定要考慮到設(shè)備強(qiáng)度和耐用度問題，并注重使用者的使用習(xí)慣以及用戶環(huán)境，以便更好地提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

方案一：基于新唐Nano110?系列MCU的智能水表方案

本方案包含了電能測(cè)量芯片、LCD 顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)保存、預(yù)付卡、紅外抄表、自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表通過 RS-485、PLC 電力線載波通訊、470 MHz 無線通信、抗干擾能力強(qiáng)和最優(yōu)可靠性等優(yōu)勢(shì)。

Nano110?系列提供高性能、低成本、超低功耗 32 位  Arm? Cortex?-M0 內(nèi)核、運(yùn)行速度高達(dá) 42 MHz、內(nèi)置 32 位硬件乘法器、低工作電壓 1.8V ? 3.6V、超低功耗工作模式 ( <200 微安/MHz) 、掉電模式 ( 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 + LCD 顯示打開，內(nèi)存數(shù)據(jù)保持< 10 uA ) 、 ( 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，內(nèi)存數(shù)據(jù)保持 < 2.5 uA ) 、深度掉電模式 ( 內(nèi)存數(shù)據(jù)保持 < 1uA ) 、閃存高達(dá) 128 KB 和內(nèi)存內(nèi)存高達(dá) 16 KB 、高集成 RTC 、液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器、12 位 ADC 轉(zhuǎn)換速率高達(dá) 2 Msps、內(nèi)置 12 MHz RC 振蕩器、和 ISO7816-3 智能卡接口，以降低系統(tǒng) BOM 成本，豐富的外設(shè)接口 I2Cx2、SPIx3、UARTx5、I/O 接受 5V 輸入電壓、防盜拷鎖碼位功能 96-bit UID 芯片唯一碼、 128-bit UCID 客戶唯一碼、抗干擾能力強(qiáng) (8kV ESD，EFT 4kV)。

Nano110?系列MCU優(yōu)勢(shì)

NuMicro? Nano110系列特色為超低功耗，低電壓工作范圍 1.8V 至 3.6V，工作溫度：- 40 ℃ 至 85 ℃，內(nèi)建 12 MHz 高精度晶振(1%準(zhǔn)確度)。LCD 控制器 4x40 & 6x38 COM / SEG。備有豐富的外設(shè)，如定時(shí)器、看門狗定時(shí)器、RTC、PDMA、UART、SPI、I2C、I2S、PWM、12位ADC、12位DAC、ISO-7816 等。提供多種包裝 LQFP64、LQFP128。

應(yīng)用領(lǐng)域

穿戴式裝置、可攜式醫(yī)療測(cè)量裝置、智能家居、無線智能抄表、GPS 數(shù)據(jù)記錄器、煙感偵測(cè)裝置、智能三表 ( 水表、燃?xì)獗?、熱?) 等。

方案二：華大電子CIU32L041智能水表應(yīng)用方案

方案以華大電子CIU32L041為主控芯片，CIU32L041 系列超低功耗安全 MCU 基于 ARM Cortex-M0+內(nèi)核，支持LOFP64/48、QFN32 等多種封裝，最高頻率可達(dá) 48MHz，支持獨(dú)立的備份電源供電，內(nèi)部集成 LCD、ADC、內(nèi)部參考電壓源 VREFBUF、超低功耗比較器、LPUART、多個(gè) USART/IC/SPI、RTC、多種定時(shí)器等豐富的外設(shè)資源，同時(shí)提供了 SM4、TRNG 等信息安全外設(shè)。該產(chǎn)品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特點(diǎn)。

CIU32L041智能水表方案框圖

方案優(yōu)勢(shì)

（1）支持霍爾、無磁、光電直讀和超聲波四種流量計(jì)量方式，其中超聲波傳感器可通過LPUART喚醒MCU，波特率可達(dá)9600bps；

（2）NB-IOT通訊，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、充值；

（3）低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電量，低電量自動(dòng)關(guān)閥；

（4）整機(jī)待機(jī)，維持LCD顯示，工作電流平均可低至10uA；

（5）LCD由內(nèi)部電荷泵供電，顯示效果不隨電池電壓變化；

（6）VBAT模式下RTC走時(shí)與備份寄存器保持，可采用紐扣電池供電，省去小鋰電池用作備用電源的成本。

應(yīng)用場(chǎng)景

華大電子以Arm 32位為內(nèi)核的系列安全MCU產(chǎn)品，可同時(shí)滿足智能水表的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和多種現(xiàn)代傳感技術(shù)要求。產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域包括智能水表、便攜醫(yī)療、智能門鎖及其他電池供電的低功耗場(chǎng)景。

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