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。

∎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。

▲水表的段码LCD显示面板

系统关键参数规格如下表所示：

PCB布局布线及接口描述如下图所示：

▲ 水表接口及尺寸图

∎水表方案硬件原理图∎

▲ 水表方案的原理框图

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。

∎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

∎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。