1344-基于單片機(jī)的IC卡智能水表設(shè)計(jì)

1344-基于單片機(jī)的IC卡智能水表設(shè)計(jì),基于,單片機(jī),ic,智能水表,設(shè)計(jì) 智能 IC 卡水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、智能 IC 卡技術(shù)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量并進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表。 　　1.什么是智能 IC 卡水表？ 智能 IC 卡水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、智能 IC 卡技術(shù)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量并進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表。這與傳統(tǒng)水表一般只具有流量采集和機(jī)械指針顯示用水量的功能相比，是一個(gè)很大的進(jìn)步。智能 IC 卡水表除了可對(duì)用水量進(jìn)行記錄和電子顯示外，還可以按照約定對(duì)用水量自動(dòng)進(jìn)行控制，并且自動(dòng)完成階梯水價(jià)的水費(fèi) 計(jì)算，同時(shí)可以進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。由于其數(shù)據(jù)傳遞和交易結(jié)算通過 IC 卡進(jìn)行，因而可以實(shí)現(xiàn)由工作人員上門操表收費(fèi)到用戶自己去營(yíng)業(yè)所交費(fèi)的轉(zhuǎn)變。IC 卡交易系統(tǒng)還具有交易方便，計(jì)算準(zhǔn)確，可利用銀行進(jìn)行結(jié)算的特點(diǎn)。 2.智能 IC 卡水表的基本結(jié)構(gòu)原理： IC 卡水表的外觀與一般水表的外觀基本相似，其安裝過程也基本相同。IC卡水表的使用很簡(jiǎn)單，從用戶的角度看，就時(shí)把 IC 卡卡片向水表里插一下。 IC 卡水表的工作過程一般如下：將含有金額的 IC 卡片插入水表中的 IC 卡讀寫器，經(jīng)微機(jī)模塊識(shí)別和下載金額后，閥門開啟，用戶可以正常用水。當(dāng)用戶用水時(shí)，水量采集裝置開始對(duì)用水量進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn)換成所需的電子信號(hào)供給微機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)量，并在 LCD 顯示模塊上顯示出來。當(dāng)用戶的用水金額下降到一定數(shù)值時(shí)，微機(jī)模塊進(jìn)行聲音報(bào)警，提示用戶應(yīng)該去持卡交費(fèi)購水。如超過用水金額，則微機(jī)模塊會(huì)自動(dòng)將電控閥門關(guān)閉，切斷供水。直至用戶插入已經(jīng)交費(fèi)的 IC 卡片重新開始開啟閥門進(jìn)行供水。主要功能特點(diǎn):●階梯水價(jià)功能：水表對(duì)每月的用水量按設(shè)定的階梯單價(jià)分段計(jì)費(fèi)?！裼囝~報(bào)警功能：當(dāng)水表剩余量（金額）小于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，閥門關(guān)閉告警一次，用戶發(fā)現(xiàn)關(guān)閥后可插用戶卡將閥門開啟?！穸诜e限量(額)功能：表中對(duì)用戶購水量（金額）有限制。當(dāng)余量（額）與充值量（額）之和超出限定額度時(shí)，水表將不讀取用戶卡中的購水量（金額）。囤積限量（額）值可由 IC 卡設(shè)置。●退卡退水功能：用戶可隨時(shí)辦理退值或退卡退值手續(xù)?！裱a(bǔ)卡掛失功能：如果用戶將卡丟失，須到管理終端處辦理相應(yīng)的補(bǔ)卡手續(xù)。本系統(tǒng)補(bǔ)卡后，原用戶卡作廢。●數(shù)據(jù)返寫卡片功能：本水表用戶每次購水，管理終端將從 IC 卡提取水表使用數(shù)據(jù)，包括累計(jì)用量、剩余用量、當(dāng)月用量、最近 12 個(gè)月用水記錄、閥門狀態(tài)、電池狀態(tài)、表位等信息?！褚壕э@示功能：插入用戶卡，本水表液晶顯示屏顯示本次購量（額）、累計(jì)用量和剩余量（額）?！褚粦粢豢ǎ豢ǘ啾砉δ埽翰捎谩耙粦粢豢ā?。為適應(yīng)特殊用戶的需求，本IC 卡水表可一卡八表，為水、電、氣、熱量等家用計(jì)量?jī)x表共用一卡提供了方便接口?！穹来鸥蓴_功能：當(dāng)水表遇外界強(qiáng)磁干擾影響水表的正常計(jì)量時(shí)，水表閥門關(guān)閉，磁干擾消除后，可用用戶卡打開閥門?！耠妷罕O(jiān)控功能：內(nèi)置電池電壓低于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警后關(guān)閥，提示更換電池。閥門自動(dòng)維護(hù)功能：定期開關(guān)閥一次，避免閥門結(jié)垢。另一篇：基于 PIC16F84 單片機(jī)的 IC 卡智能水表設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了一種基于低功耗芯片 PIC16F84 的 IC 卡智能水表的設(shè)計(jì)，文中給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。該 IC 卡水表具有低成本、低功耗、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各城市供水系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：PIC16F84，IC 卡智能水表1、引言長(zhǎng)期以來，自來水用戶的用水量管理依靠人工抄表，然后由收費(fèi)員到各家收費(fèi)或各用戶去銀行交費(fèi)。這種傳統(tǒng)的收取水費(fèi)的做法需要的工作人員多，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、效率低，常常出現(xiàn)用戶欠費(fèi)、遲繳或漏繳水費(fèi)等問題。采用 IC 卡智能水表后，可以改變自來水收費(fèi)及管理的現(xiàn)狀，達(dá)到下列管理目標(biāo)：1） 智能水表代替?zhèn)鹘y(tǒng)水表，用 IC 卡實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“先付費(fèi)后用水”、持卡結(jié)算的理想管理模式，從根本上杜絕欠繳、遲繳、漏繳水費(fèi)的現(xiàn)象，使自來水公司應(yīng)收費(fèi)用及時(shí)到位。2） 建立自來水公司計(jì)算機(jī)信息管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自來水供應(yīng)、自來水用戶及自來水公司員工的科學(xué)化管理；建立完善的財(cái)務(wù)核算管理，使自來水公司的日常工作和管理流程化、自動(dòng)化、科學(xué)化，提高自來水公司的服務(wù)質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力。3） 減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，消滅（減少）現(xiàn)金交易，減少人為差錯(cuò)和杜絕貪污案件的發(fā)生。4） 提供方便的統(tǒng)計(jì)查詢功能，便于全面、及時(shí)地了解情況，為決策提供依據(jù)。IC 卡水表系統(tǒng)是由 IC 卡水表、通用 IC 卡及計(jì)算機(jī)收費(fèi)管理網(wǎng)絡(luò)組成，起核心是 IC 卡水表。2、硬件設(shè)計(jì)IC 卡計(jì)費(fèi)水表主要由閥門、流量傳感器、微處理器、IC 卡讀/寫器、顯示器及電源等組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。圖 1 IC 卡智能水表原理框圖1） 微處理器為降低整個(gè)水表的功耗，微處理器選用低功耗芯片 AT89C51。該芯片工作于休閑狀態(tài)時(shí)，耗電量?jī)H為 級(jí)。另外，采用 FLASH 的串行存儲(chǔ)芯片 AT24C01 作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。AT24C01 是一個(gè)串行的 EEPROM，占用體積小，功耗低，且操作簡(jiǎn)單，主要用來存放 IC 卡識(shí)別字、發(fā)行密碼及用水計(jì)量等數(shù)據(jù)，以作為水表識(shí)別與計(jì)計(jì)量的依據(jù)。2） 閥門對(duì)水表而言，閥門是被控對(duì)象，控制著進(jìn)水的開/關(guān)狀態(tài)。目前可控的閥門主要是電磁閥，但常規(guī)的電磁閥是靠電的通/斷來控制閥門的開/關(guān)的，即要讓閥門一直開著，就必須一直通電，因此耗電較大，不符合本水表低功耗的要求。因此，必須對(duì)現(xiàn)有的電平開關(guān)式電磁閥進(jìn)行改進(jìn)，采用雙穩(wěn)態(tài)電磁閥，即閥門開/關(guān)由電脈沖來實(shí)現(xiàn)。使得對(duì)閥門開/關(guān)只需瞬時(shí)供電從而減少耗電量。3） 流量傳感器流量傳感器是水表中的傳感器部分，是實(shí)現(xiàn)正確計(jì)量的基礎(chǔ)?？紤]到現(xiàn)有的模擬式水表中，旋翼式水表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬，靈敏度高，外形尺寸小，精確度已被廣大用戶所接受；因此本水表的流量傳感器還是基于模擬水表的旋翼式結(jié)構(gòu)，而通過在葉輪上安裝磁鋼與微型干簧管等機(jī)構(gòu)，將葉輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)頻率脈沖計(jì)數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水流量的計(jì)量。其耗電小，并保持了原有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確度高的優(yōu)點(diǎn)。4） IC 卡讀/寫器IC 卡讀/寫器是 IC 卡水表的輸入接口。當(dāng) IC 卡插入讀/寫器時(shí)，首先讀入的是卡中的密碼，以判斷此 IC 卡的合法性；水表在判斷了卡的合法性后，讀入所購水量并和水表內(nèi)剩余水量累加，同時(shí)將卡上購水量單元清零；回寫水表上用水量、剩余水量等信息，以便下次購水時(shí)自來水公司讀取，實(shí)現(xiàn)水表信息的回饋功能。5） 顯示器液晶顯示器作為水表的輸出接口，顯示剩余水量、電池狀態(tài)及開關(guān)狀態(tài)等信息。它們的有效工作時(shí)間都比較短。用戶看完后，沒有必要讓它一直顯示；為此，可利用水表上的防水蓋提供信號(hào)。即當(dāng)蓋子打開時(shí)，使它們進(jìn)入工作狀態(tài)；而當(dāng)蓋子蓋上時(shí)，是它們停止工作，從而達(dá)到節(jié)電的目的。6） 供電電源本水表采用交/直兩用電源。平時(shí)水表由交流電通過表內(nèi)的小型變壓器輸出供電，而備用電池處于充電狀態(tài)。一旦停電，水表就由內(nèi)部備用電池供電。下圖給出了智能水表主系統(tǒng)的原理圖：圖二 系統(tǒng)原理圖3、軟件設(shè)計(jì)IC 卡智能水表軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是看門狗的初始化、進(jìn)入睡眠及其喚醒等處理部分。從功能來看，有這樣一些模塊：IC 卡接口模塊（包括 IC 卡有效性判斷及讀/寫 IC 卡）、閥門控制模塊、流量脈沖、用水量處理模塊及顯示模塊等。其框架如圖三。圖三 流程框圖4、結(jié)束語此模塊硬件電路采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)展系統(tǒng)的控制功能.