基于GD32L233的物联网水表解决方案
基于GD32L233的物联网水表解决方案采用了目前业界先进的窄带蜂窝通信技术,具有网络深覆盖、广链接、低功耗等优势,通信稳定、可靠、安全; 采用工业级NB-IoT模块和工业级M2M物联网卡,拥有攻击报警、电池低电报警,余额不足报警,欠费报警; 可以实时显示水表用量、信号强度等数据信息。
1 系统简介
主控制器芯片采用GD32L233RBT6, 可以驱动最8*32段LCD显示,使用PWM接口加内部集成的比较器模块可以实现125K低频卡的调制解调。
GD32L233RBT6支持多种Sleep和Deep Sleep模式,在Deep sleep 2模式下可以达到2uA的待机电流,Standby模式下的待机电流典型值达到了0.4uA。
图1 水表的段码LCD显示面板
系统关键参数规格如下表所示:
表1
PCB 布局布线及接口描述如下图所示:
图2 水表接口及尺寸图
2 水表的硬件原理图
物联网水表远传系统包括主控制器GD32L233RBT6和NB模组两个主要部分,其中GD32L233RCT6 直接驱动段码LCD液晶显示屏,使用PWM接口加内部集成的比较器模块可以实现125K低频卡的调制解调。
水表远传系统的供电采用电池供电,电池并联超级电容以更好的为NB模组提供瞬时供电能力,同时基于GD32L233的优异的低功耗待机模式,使用GD32L233作为系统主控进行整板系统的功耗管理。
图3 水表方案的原理框图
3 软件系统框架
1. 可实现软件功能
● 预付费功能:先交钱,后用水。( 此功能仅限有阀控功能的主板)
● 后付费功能:先用水,后付费。
● 远程通讯控制功能:NB 远程抄表、上报、阀控。
● 液晶显示功能:可直观显示当前水量信息、表状态。( 此功能仅限有液晶显示功能的主板)
● 近场通讯功能:现场对进行水表操作、获取水表状态、配置参数、出厂调试。
● 电池欠压提示功能:电池电量不足时,提示更换电池。
● 具有自检功能:可调自检周期、自检时机,防止锈蚀、防止电池钝化。
● 防磁干扰功能:当水表受到强磁干扰影响计量时,可远程通讯上报。
● 数据保护:断电情况下,表内数据可保存 10 年不丢失,确保数据安全可靠。
● 阶梯计费:可定制多档阶梯计费方案。( 平台支持)
● 触摸操作:可通过非接触触摸进行切换显示界面、上报数据等操作。
2. 系统使用的外设单元如下:
● 系统运行在16MHz HSI 下, 既保证外设稳定运行,又兼具低功耗
● 低功耗模式采用DeepSleep1 模式, 可实现LCD常显
● 1个PWM 和比较器, 实现125K 低频卡曼彻斯特编码的调制和解调
● ADC 采样及Internal VREFBUF,实现对电池电压的精准采样
● RTC定时唤醒,用于监测系统状态。
● 外部中断唤醒,用于脉冲检测和磁干扰检测
● LCD驱动器,直接驱动段码显示屏
● 看门狗定时器,保证系统稳定不死机
4 方案优势
1.使用GD32L233控制器,得益于其低功耗的优异性能和多种低功耗模式,可以作为复杂系统低功耗控制的首选。
2.得益于GD32L233 控制器集成了LCD 液晶屏控制器,可以直接驱动最多8*32 段点阵LCD,这样可进一步减少整机的硬件成本。
3.GD32L233 集成了丰富的外设, 内部的PWM模块和简单的外围电路可以对低频读卡信号进行调制解调,实现低频卡的刷卡付费功能。
(本文来源于《EEPW》2024.4)
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