1、2005年第6期儀表技術51一種新型節能的IC卡水表設計曹曉華,梁秀滿,楊印保,穆宏(河北理工大學計算機與自動控制學院,唐山063009)摘要:介紹一種新型節能的IC卡水表。它具有運行可靠、功能完備、功耗低、性能價格比高等特點。關鍵詞:流量傳感器;IC卡;微控制器;液晶屏中圖分類號:TH814文獻標識碼:B文章編號:1006-2394(2005)06-0051-02NewWaterMeterDesignofICCardwithSavingEnergyCAOXiao2hua,LIANGXiu2man,YANGYin2bao,MUHong(CollegeofComputerandAutomatio

2、n,HebeiPolytechnicUniversity,Tangshan063009,China)Abstract:Anewwatermeterofsavingenergywasintroduced.Thewatermeterhastheadvantagesofhighreliability,self2contained2function,lowpowerconsuming,andhighratioofcapabilityandprice.Keywords:fluxsensor;ICcard;microcontroller;LCD1IC卡水表的工作原理及系統功能1.1工作原理IC卡接口、微控

3、制報警功能。當閥門因故關閉時,可顯示故障原因及報警燈閃爍電池供電的超低功耗單片機系統設計2IC卡水表硬件設計器、液晶屏、。首先由用戶持卡到自來水公司買水充值,然后把IC卡里的水量充值到用戶IC卡水表中。液晶屏先是顯示以前剩余水量,再顯示充值之后的水量。同時,根據電磁閥當前的狀態決定是否需要將它打開。在水量顯示3秒后,關掉顯示,單片機進入休眠狀態。當用戶用水時,由流量傳感器采進來的信號以脈沖形式觸發單片機的外部中斷INT0,喚醒單片機,進行用水處理。當EPROM中存儲的水量用完時,單片機自動關閉電磁閥。用戶只有重新購水,才能使電磁閥打開。此外,在發生人為故意破壞時,閥門也會關閉。本系統只使用一種

4、卡,它集充值、維修、查值于一體。當將IC卡插入IC卡插槽中時,由鍵盤中斷喚醒單片機。單片機根據卡的情況自動進行充值、查值或修理。1.2系統功能自動識別2設計時考慮到以下幾點:第一,運行可靠,保證產品的質量;第二,完備的功能,要求能處理應用中所遇到的各種問題;第三,性能價格比高。第四,整機的功耗低。水表必須能在低電源,低時鐘頻率下工作。IC卡水表系統結構簡圖如圖1所示。考慮到所設計的水表要具備超低功耗特性,選用Philips公司的P87LPC767單片機。該單片機具有高集成度、低成本的優點。內部采用80C51加速處理器結構,指令與51系列單片機兼容。此外該單片機具有較寬的工作電壓范圍(2.76.

5、0V),也能在低時鐘頻率下工作,如32.768kHz。具備空閑和掉電兩種省電模式。提供從A。掉電模式中喚醒功能。典型的掉電電流為1IC卡密碼,一卡一表制防止盜水隨時顯示剩余水量強磁場靠近水表也不會影響水表正常工作電池低電壓檢測,且掉電不丟失信息用水控制功能。在沒水或發生人為故障時,自動切斷用水收稿日期:2005-06作者簡介:曹曉華(1972),女,教師,研究測控技術和測量儀器。圖1IC卡水表電路結構簡圖© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 52儀表技術

6、2005年第6期為簡化接口電路,采用IC總線接口模式。IC總線用兩條線(SDA和SCL)在單片機和各外設之間傳遞信息。多主機同時傳送時進行仲裁避免總線上數據沖突。具有IC硬件接口的外圍器件的選擇:選用CATALYST公司的24WC02作為存貯器,它22是IC串行EPROM,容量為128字節,具有寫保護功能。它能夠保存數據100年不遺失。低功耗:讀時A,電源供電電壓更寬:1mA,寫時3mA,待機時0.61.86.0V。其地址由管腳A0、A1和A2決定。此外,低功耗的CMOS實時時鐘/日歷芯片PCF8563(Philips公司的產品)也具有IC硬件接口,并提供一個可編程時鐘輸出,一個中斷輸出和掉電

7、檢A(VDD=3.0V)的低工作電測器,具有典型值為0.25流和1.05.5V的寬工作電壓范圍。可利用其作為低電池電壓檢測。液晶屏選用LCM103型,為10位8低功耗產品。帶有漢字顯示,(、WR、DATA)傳輸,如圖1所<A,省電模式電流150IC卡選用Simens,卡內有256字節用戶存儲器、32位保護存儲器及4字節保密圖2INT0存儲器,用戶存儲器存儲用戶水量;用保護存儲器和加密存儲器的編程可實現IC的個性化設計,安全性很高。SLE4442卡采用兩線傳輸,與IC總線共用。電磁閥的升壓電路使用MAX629,它把3.6V電池A,帶有關斷控制,關斷電壓升到28V,工作電流為80A。電流為1

8、流量傳感器采用電感接近開關,信號經過處理之后輸出脈沖電壓。3軟件設計圖3插卡處理子程序流程框圖塊的電源控制,即用時開啟,不用關閉。其他一些軟件模塊,如IC總線的數據傳輸模塊,IC卡和液晶屏與單片機的數據通訊程序,都按其產品資料里介紹的時序用軟件實現,此處不再詳述。4結論整個程序由主程序和各中斷服務子程序組成。程序的編寫按照模塊化進行,各模塊完成各自的功能。主程序主要是對各工作單元及各標志位初始化以及各中斷的設置,執行完后就進入休眠狀態,等待中斷的喚醒。中斷服務子程序主要包括對外部中斷INT0及對鍵盤中斷的處理。外部中斷INT0在用戶用水時發生,主要進行水量的計算和閥門的關斷處理。圖2中的關閥條

9、件即判斷有關的各標志位,包括水量為零、人為故障、低電池電壓等標志。圖3為插卡處理子程序。當插入IC卡后,引起鍵盤中斷,將單片機從休眠狀態喚醒。接下來系統要選擇三項任務之一進行處理:決定是否進行充值、維修或查值的處理。在以上的各功能子模塊中,都包含著對各外圍模經實踐,本文設計的IC卡水表的電路均成功地實現了低壓、低頻、低功耗、抗干擾等功能;軟件上實現了模塊化設計。此外,對電源還進行精心的防泄漏處理,包括系統電源泄漏、RC泄漏、分布電路泄漏以及意外A;顯示狀泄漏等等。經實測,整機休眠電流低至4態時,電流為1.6mA;電磁閥動作時,電流為25mA。由于單片機大部分時間都處在休眠狀態,所以,用3.6V鋰電供電可連續工作10年以上。參考文獻:1王卓人.IC卡的技術與應用M.北京:電子