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）