基于STM8L052的智能水表设计

一、核心模块实现

1. 流量采集模块

// 定时器配置（TIM2用于脉冲捕获）
void TIM2_Configuration(void) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    
    TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;  // 1MHz计数频率
    TIM_InitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_InitStruct.TIM_Period = 0xFFFF;   // 最大计数值
    TIM_InitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
    
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

// 脉冲计数中断
#pragma vector=TIM2_IRQn
__interrupt void TIM2_IRQHandler(void) {
    if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update)) {
        water_pulse_count++;  // 每转产生2个脉冲
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    }
}

2. 低功耗管理

// 进入低功耗模式
void Enter_LowPowerMode(void) {
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
}

// 唤醒处理
void WAKEUP_Handler(void) {
    PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 重新启动定时器
}

3. LoRa通信模块

// SX1278初始化
void SX1278_Init(void) {
    SPI_Init();
    SX1278_SetOpMode(0x01);  // 发射模式
    SX1278_SetFreq(433.92e6); // 设置频率
    SX1278_SetPA(0x0F);      // 设置功率
}

// 数据发送函数
void Send_WaterData(uint32_t volume) {
    uint8_t buffer[5] = {0};
    buffer[0] = 0xAA;         // 起始符
    buffer[1] = (volume>>24)&0xFF;
    buffer[2] = (volume>>16)&0xFF;
    buffer[3] = (volume>>8)&0xFF;
    buffer[4] = volume&0xFF;
    SX1278_SendData(buffer, 5);
}

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二、数据处理算法

1. 流量计算

#define PULSE_PER_LITER 450  // 每升脉冲数

float Calculate_FlowRate(void) {
    static uint32_t last_count = 0;
    static float flow_rate = 0.0f;
    
    uint32_t current_count = water_pulse_count;
    float delta = (current_count - last_count) * 1.0f / PULSE_PER_LITER;
    
    flow_rate = (delta * 3600.0f) / 1000.0f;  // 转换为m³/h
    last_count = current_count;
    
    return flow_rate;
}

2. 数据校准

void Calibrate_ZeroFlow(void) {
    HAL_Delay(5000);  // 静止5秒
    zero_offset = water_pulse_count;
    water_pulse_count = 0;
}

float Get_CorrectedFlow(void) {
    return (water_pulse_count - zero_offset) * 1.0f / PULSE_PER_LITER;
}

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三、系统工作流程

sequenceDiagram
    participant MCU
    participant Sensor
    participant Display
    participant LoRa
    
    MCU->>Sensor: 启动流量检测
    loop 每秒检测
        Sensor-->>MCU: 产生脉冲信号
        MCU->>MCU: 计算瞬时流量
        MCU->>Display: 刷新LCD显示
        MCU->>MCU: 累计用水量
        MCU->>LoRa: 定时上传数据
    end

推荐代码 基于STM8L052的水表程序 www.youwenfan.com/contentcng/51782.html

四、工程文件结构

WaterMeter_Project/
├── Hardware/
│   ├── schematic/       # 原理图文件
│   └── pcb/             # PCB设计文件
├── Firmware/
│   ├── src/             # 源代码
│   │   ├── main.c       # 主程序
│   │   ├── flow.c       # 流量计算模块
│   │   └── lora/        # LoRa通信模块
│   └── startup_stm8l052.s
├── Test/
│   ├── calibration/     # 校准数据
│   └── efficiency/      # 能耗测试报告
└── Docs/
    ├── design_notes.md  # 设计说明
    └── bill_of_materials.csv # BOM清单

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五、调试与优化

1. 示波器验证

   • 检查涡轮传感器输出脉冲波形（标准矩形波）
   • 验证中断响应时间（应<10μs）

2. 功耗测试

   状态	电流消耗
   正常工作	8.5mA
   LoRa发送	32mA
   低功耗待机	3.2μA

3. 数据校验

   uint8_t CRC_Check(uint8_t *buf, uint8_t len) {
       uint8_t crc = 0x00;
       for(uint8_t i=0; i<len; i++) {
           crc ^= buf[i];
           for(uint8_t j=0; j<8; j++) {
               crc = (crc & 0x80) ? (crc << 1) ^ 0x31 : crc << 1;
           }
       }
       return crc;
   }
   

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六、扩展功能实现

1. 预付费管理

   #define CREDIT_ADDR 0x2000
   void Set_Credit(float amount) {
       EEPROM_Write(CREDIT_ADDR, (uint32_t)(amount*1000));
   }
   
   float Get_RemainingCredit(void) {
       return EEPROM_Read(CREDIT_ADDR)/1000.0f;
   }
   

2. 漏水检测

   #define LEAK_THRESHOLD 5.0f  // 5L/min
   void Check_Leak(void) {
       if(current_flow > LEAK_THRESHOLD) {
           HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
           Send_AlertData();
       }
   }
   

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七、典型应用场景

1. 居民用水计量
   • 支持阶梯水价计算
   • 自动生成月度用水报告
2. 农业灌溉系统
   • 远程控制阀门开关
   • 土壤湿度联动灌溉
3. 工业循环水监测
   • 管道泄漏实时报警
   • 能耗数据分析