（农业电气化与自动化专业论文）智能ic卡燃气表控制装置的研究.pdf

籀鼙 _ i i i i1 1 1 1 1 1 1i j _ ；攮要 i 菇着蓿惑槛念的戮寒，太爽掰据有瓣信惠秘类移数量慧爆炸健壤长，t c 卡一耱 方便寰全可舷的描技术，高附加值的信息载体便虚运而生。l c 卡技术以其广漶的应用领 域朔巨大的产品搿场成为近几颦来我国偿息产业的一丈热点。与此间时，我潮燃气收费 警理长麓鞋采都楚戳a 工黟表为燕，存畿着工豫蟹丈、觳赞辩髑长、敦菱嚣难、效率繇、 荔窭错翡闻趱，为了减少燃气浚爨管璞中大力、物力懿滚赘，减多不安全嚣素，遴谨了 “鬻能i c 卡燃丧宅袭控糕装置硝礤究。这器愚辩卡技术实鼯碰援熬进一步探索，瞧楚 燃气收费管瑗方戏的改革。y 本课题对智糍1 c 卡燃气嵌控制装鬟豹组成、功能及技术簧浓避行了理埝上的分析 霸技寒土熬旋爱瓣究。设诗蒎禚低藏零，毫爵纛袭瓣甄辩亮残了菇下工搀： ( 1 ) 用渤耗低、价格便宜的p 1 c 系列单片桃作为控制装鬻的核心，控制装簧的硬件 彀鼹实现7 蒡表冲袋纂、数据夺辚、邀辊阁驱动控铡、| c 卡读霹、电涎检测驭凝声音投警 和l c d 液晶显示等功能。 ( 2 ) 攘鬻控溯豢理解决7 墩壤羯瓣控裁翊蘧，敬谗设幸 孛均采耀摸块扼设诗结构， 完成了燃气装瓣计赘功能啦及敲媾静蠢谗帮处惩。 本装置同样遇用于各类水辩、电表等其它流龌计量装澄中，如在此基础上做进步 瓣酸避，垮踅其谢经漆性窝安耀性。 关键邂i c 卡技搬燃气裘$ 电氍鳓戳c 1 6 c 6 2 b 尊静裁# 模鞭糍制 v 、v - 、，1 1 囊蕊璧兰銮羹三耋鬟纛翥釜兰耋 s t 聪d yo nc o n t 鼗o ld 嚣c e o fi n t 戴l l 王g 毯n tc a r 辩譬o rg a s 嗣匿鬻e r l 毫b s 墨鬟a c 譬 。w i t ht h ea p p r o a c h i n go fi n f o r m a t i o ns o c i e t y ，g r i t sa n da n l o t m to fi n f o r m a t i o nw h i c h h m n a nb e i n go w n e di n c r e a s ee x p l o s i v e l y , t c 一啮k i n do fc o n v e n i e n t , s a f e 棚撼r e l i a b l e i n f o r m a t i o nc a r r i e rw h i c hc o n t a i n sh i g ht e c h n o l o g ya n dh i 曲v a l u c a d d e ds p r i n gu p 。d u et oi t s w i d ea p p l i e df i e l da n dv a s tp r o d u c tm a r k e t , i ct e c h n o l o g yb e c o m e st h eh o t s p o ti s s u ei nt h e 酶醛o fi n f o r m a t i o n 湖潞姆弧懒ly e a r s ，m c a n w h i 琏a r t i f i c i a lc o p y i n gm e t e ri s8m a i n f o r mi nm a n a g e m e n ts y s t e mo fg a sc h a r g ef o ral o n gt i m ei no u rc o u m r y t h e r e 瓣m a n y d i s 粼i v a n t a g e si no l dm a e a g c m c n ts y s t e m f o re x a m p l e , m u c hw o r k , d i f l s c u l t 破燃l o w e r e f f i c i e n c ya n dm i s t a k oo f k na r i s e ，i no r d e rt or e d u c et h ew a s t eo fm a n p o w e ra n dm a t e r a l r e s o m e ei ng a sm a n a g e z n e n ta n dt or e d u c eu n s a f ef a c t o r s ，t h i sp r o j e c td o e sr e s e a h0 t t i n 焐d l i g c mc a r da u dg a sm e t e rc o a u ld # , i c ew 甄穗i st h e 巍峨l 糕蒯嬲t ot h ep r a c t e a t a p p l i c a t i o no f i ct e c h n o l o g y a n di 嚣a l s oar e f o r mi nm a n a g o m e n t s y s t e mo f g a sc h a r g e t h i sp r o j e c tm a k e st h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dd o e st e c h n o l o g i c a la p p l i c a b l er e s e a r c ho nt h e s 黜把黥f m a c t i c 日a n d d e m a n d o f t e c h n o l o g y c o m r o l 蠢暖嚣o f 瓣f o r 9 8 m e t e r a c x - o r d i n g t o t h e 弘亟蠢p 转o f t o w e r c o s t , 撼痨帮r c l i a b i l i l y , t h e d e s i g n c o m p l e t e s m u c h w o r k t h e c o n t e n t s o f p r o j e c t 8 端f o l l o w s ： i ) p i cm i c r o - c o n t m l | e rw h i 穗蠡l o w 目- p u w e ra n dl o w e rp 蠢i st h e o f c o n t r o l d e v i c e t h ew h o l ec i r c u i tr e a l i z e st h ef u n c t i o n so fc o l l e c t i n gp u l s e , k e e p i n gd a t a ，d r i v i n g d e c 娥em a c h i n e r yv a l v e , r e a d i n ga n dw r i 妇g 】qd e t e e f m gp o w e r 翱翔甄s o u n da l a r ma n d l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y ( 2 ) t h et h e o r yo ff u z z yc o n t 协lr e s o l v e st h ec o n t r o lo fe l e c t r i cm a c h i n e r yv a l v e t h e s o l h v a r ed e s i g nt h a ti st h em o d u l es 靠罅缸l f 搴| 棼垂i 礤雌t h ef o n c t i v no fg a sm e t e rc o u n t i n g , i n q u i r i n ga n dd e a l i n g w i t ht h em a l f i m c t i o n ， t h i sd e v l c ec a na l s oa p p l yt oe l e c t r i cm e t e r ，捌鸯l 馨茁利 a n do t h e ri n t e l l i g e n tc o u n t i n g 糕暾l d e v i c e8 $ i c i f t h i sd e v i c e 瓣i m p r da t t h e 泌o f f o r m e d y d # a c v , 巍嫡蕤p 。s 娜 e c o n o m i c a la n da p p l i e dc h a r a c t e r i s t i c c a n d i d a m ：x i 嘲i s p e c i a l i t y ：e l e o t r i z a t i o n a n da u t o m a t i z a t i o n o f a 硝硼留e s u p e r v i s o r , p r o f o u y a n g b i r d i n 装拶燃豳怼蜘涵峨；g a sm e t e r e l e c t r i cm a c h i n e r y 嗽p i c l 6 c 6 2 b m i c r o - c o n t r o l l e r ；f u z z y c o n t r o l 1 前言 1 1 智能i e 卡盼作用和遗位 涟藿鞋会鳇进步和现代化稚度匏不救搓离，人类敷掇糍魏壤患辩类承l 数熬罄在或继 增加，a 们每天都要处理许多每个入有关的信意，如购耨、抒电话、交水费、电费、燃 气赞、到银杼存款取款等，这样就需要携带多种禁证、现盒、单据，给人们带来极大的 不便帮不安垒惑。予跫，天 j 舞始寻求一释其煮寰嚣、蠢涛，密鹤套验等多葫麓及携带 方便、安全可靠的“卡”。i c 卡就是随满计算机技术、徽电子技术和信息化技术的发腥 盛运鞭生熬一种现援社会重要的信息载搏和交曩工具； i e 卡又禳集成电器卡( i n t e g r a t e dc i r c u i tc a r d ) ，它是将集成电路芯片镶嵌予麓 料摸片之中，并被封装成卡片的形式，其外形岛普通信用卡完全相同，尺寸大小符台 i s 8 褥标维。 e 卡具有突基豁3 s 将点，鼙s t 妇d 鏊鞴标蘸佬) 、s m a r t 灵巧餐 能化) 和s e c u r i t y ( 安全性) 。因而发腌迅速，被广泛地艘用于移幼数据计算场合，如 银撑、电信、交通、广播电视、公明事业等领域。 e 卡不仅改进了现有多种母的使州方 法秘珐能俸耀，它还不断牙截黼翡应麓领壤。虽然 e 卡率身并不翻造任何馀僖，餐楚， 如熙将i c 卡和其它设备组成系统就能够提供非常丰富的服势功能。把这些功熊与生产溅 囊漾鹱蠛喜艇缝装合起寒，褥出现令天意憨不嚣斡奄莲，锻造窭重大戆经济秘社会鼗签。 而我国的金融和非金融产业部门都已认识至发展i c 卡产业对加速我国国民经济信息化 的整丈量# 翔。因此，蓐国外有关公司合作，引进铡卡、读卡设备及，敷用的先进技术，成 立了有关集蕊、公鼋，班舞遮我罾j e 卡鼢斑蘑帮发震。 国际上不少国家出于受到潞时历史荣件和技术发展的限制，都魁先发展磁卡，其中 大多数蚕家擞卡已发壤褥挺当蛰遍，搁毒鼗萋纛太黪疆专滋耀谩錾，若要将箕完全改造 成i c 卡读写设备将楚相当困难的。此外，伴随麓使用磁卡犯罪现藏的日趋严重，采l ； f i c 卡已成为势在必行的潮流。i c 卡可以最有效地杜绝恶性透支，便予正常用款、存款， 其海帮有善耱安全菇嬷，习受豫锈遥，它无簇谤舞壤蘸粲翁实霹支持可歉梳终监，还 可以实现一卡多用。嘲此普遍袋到人们的赞誉和脊睐，根据我国国情。我们没有必要也 不斑该重复遣嚣黪熬老鼹，嚣救尽捷弹发适掰予莰蓬熬l e 卡。 1 9 9 3 年6 届，政府提出了全民推行使用信用卡，以减少大量的现金流避，加强雷家 对经济台勺宏观调控，变施以“电子货币”工程为照点宿动的卡基应用系统工狂，即“盘 卡”王程。麓荚专家鞭诗，i c 卡必将在臻再蔻禹内逐步取武醺卡等赘释，在金融、电僖、 保险、公共福利事业锦领域大艇的应用，并正在我国实施的“金卡”工程中扮演着熏嚣 角魏。 1 2 胃内外i c 卡的威甩现状及发展趋势 近年来，出于诗舞梃技寒、皴窀子技零、莹感诧网络技术戆飞速发曩，蕤整 e 卡 向糟多品种赫层次方向发展，艨用领域也不断扩腱，i c 卡市场不断拓宽，市场竞争垂加 激烈，级观i c 卡市场，茏论国躲逸内，其耀摸不断扩大，镄磐爨大辐皮增如，掇d a t a q u e s t 系北农业大学工学硪士学位论文 公司统计，1 9 8 9 年全球i c 卡销售量近5 0 0 0 万张，1 9 9 0 年增至7 0 0 0 万张，1 9 9 1 年 突醴l 亿张，1 9 9 3 年达l 。4 亿擞，1 9 9 4 年舞餐1 ? 亿张，劐1 9 9 5 年这2 亿张，1 9 9 7 年 突破4 亿张，鬻驻不论萁统计的精确度，毽镣年静增长幅度麓j # 常大的，熬嚣。跌国际 市场看，发展狠不平衡，全球i c 卡市场基本上被法国、美国、日本垄断目前，我国对 i c 卡产业的发臌也极为重视，将争取在很短的时间内赶上或超过世界发达圜家。下面就 辍癌羚i c 卡的斑耀状况及发袋趋势作一簿述。 1 。2 1 国外l e 卡静应糟现状及趋势 1 2 1 1 法圈 法国是】c 卡的诞生地，它是推出i c 卡嫩早和使用i c 卡鼹多斡国家，也是生产厂 褒最多技术承乎镁先鲍国家，褒金酝财务矮壤使蠲i c 卡为全球之嚣，坟1 9 8 9 年裁达近 5 0 0 万张，几乎占全球该领域i c 卡用量的1 1 0 。该国生产i c 卡的厂商很多，比较著名 的有g e m p l u s 、s a g 例、b u l l 、c k d 、e s d 、c i s 、s g i 公司等，现以g e m p l u s 公司为例，该 公司是世界上最大i c 卡制造商之一，也是世界i c 卡技术和应用领域的开拓卷和领导者， 在公建电话、移韵逶蔫、电子钱包、信用卡、羧费电携、薮疗探黢、门禁谈弱、交透警 毽等应用领域均处于世界领先地位，目前月产慧已超过3 0 0 0 刀张，卡种近种，行销 j 厦7 0 个国家。几乎占全世界市场的5 0 ，而鼠年年还在创新，发展新品种，该公司在世 界各地设立了不少分支机构，提供多种技术服务。 l 。2 。l ，2 美嚣 美国在磁卡研制的应簿方谣屠世界之冠，瓣络透信又缎发达，为了保护e 有设备的 投资，不急于用i c 卡来取代磁卡，因此i c 卡的应用方面不如法国和日本，但在安全技 术等领域的研究方面先于其他备国。近几年，擞产厂商越来越多，如d a t a 、a t m e l 、l o g i c a r d 、p e r s o n a lc o m p u t e r c a r d c o r p 、a s i 、i n t e l l ic a r d 及b a t t e t l e m e m o r i a li n s t i t u t e 等，浚d a t ac a r d 公司为铡，它是整赛有名 c 卡及系统驻务公裁之一，该公司生产豹 i c 卡销售9 0 多个国家和地区，报快使其i c 卡产业超过法国和日本，而居领导地位。据 不完全统计，美阑用于军事方灏的多功能i c 卡达5 0 0 多万张，用于银行业务的卡达4 0 0 多万张，用于医疗保健方面i c 卡近2 0 万张等。可见，美国i c 卡市场在军耀与银行业务 方嚣运远超过菸宅应蠲领域+ 辑戳美蓬在i e 卡技本及萁安全霹靠性方覆，缀疑会在全球 范围内处于领导地位，对法潮和日本i c 卡产业的冲击将越来越大。 1 2 1 3 日本 日本在法隧人发明i c 卡的同年，也推出了i c 卡，卡片上肖一个或多个茶片，能产 嶷特殊信号，熊卡缓抉送入枣场势捶广应矮，1 9 8 4 年i e 专篱先瘸子镔嚣熬嶷声警理， 1 9 8 5 年用于医疗卫生健康管理系统，1 9 8 6 年销售i c 卡近2 5 万张，1 9 8 9 年销售l c 卡约 1 0 0 万张，1 9 9 5 年增至2 0 0 万张，1 9 9 7 年成倍增长，i c 卡制造厂商越来越多，除官方外。 仅地方公司就脊n e co k i d e n k i 、f u j i s t u 、q m r o n 、t o s h i b a 、t o pp a n p r i n t i n g 、c a s i o m i c r o c a r d 等，为夺毅l e 卡枣场霞势。基本政痔帮蟪方酆积援参l e 卡鳇硬截、发霉及瘟蘑 推广工作，使i c 卡产业的番个环节都得至日颥j f | 发展，毫无疑阔，日本i c 卡产业的发震 也会对美国、法网等构成威胁。将使国际i c 卡市场竞争更加激烈( 王卓人，邓帮钧。宗祥。 - 2 1 9 9 9 ) 。 1 2 。2i c 卡在巾基靛应翅与发曩 我国的信用卡正跳过磁卡发展阶段丽童接进入i c 卡时代，国内先后组建华旭、糖 鑫纂怒公司簿，出现? 一拯科磷获生产、经营单能。强年l o 月，图建第一张耀芯片设 计、研豁裂卡片籍俸嫩产全帮落产纯静串犟i e 卡鼹耩通过技术鉴定+ 晗尔滚工韭大学徽 电子中心与航天金卡电子公司联合研制成功的删z 2 0 1 型i c 卡也程9 6 年罐底鉴定，谶 逻辑趣密型i e 卡芯冀零l 彀米c y l o s 与葭鞭瀣王芑枣鼗鬟生产，据称一年巍霹搀螫i e 万张i c 卡。翳外。上海贝岭微电子有限公司也从燕国引进了1 2 徽沭e e p r o m 关键技术， 制造i e 卡芯砖。目前，国内引避i c 卡质部装配攥产线鞍莎，它嚣 用垦外芯片，生产 蘸办来充努茨挥，9 7 筚研麓密探密算法， e 卡撩俸系统# o s ，着筝嚣发智戆 e 卡，箕 c p u 芯片拟兜用国外芯片，而操作系统袋用国产的，国内i c 卡应用市场发展迅猛，截b 鼹辱6 莠，? 家疑牙菸喜爱专掘褥翁2 3 个，发卡爨2 0 4 0 嚣张，存款余羲暂0 多证元， 特约商户1 8 万多家。取现网点2 4 万多个，自动槭员机a t m7 万多寄，估计2 0 0 4 年i c 卡嚣求会呈爆炸性增长。 霹嚣鋈蠹强卡耱应震已虢窭萃一酶镀 亍渡务与传统瓣信耀珐麓+ 与其它产盈袋穰 发熊。它的付费功能，可用于燮电费、水费、燃气费、电话费、车船费，甚强医疗费、 爨簸赘、纳税等。我臻嚣嚣歪按多饕夔爝要求秀发i 卡耱燕耪，戥囊最大强凄建发挥 i e 卡的各种旃能和作用。 1 。3 研锱餐麓王e 卡燃气表控割装燮蕊器躲彝意义 i c 卡的使用与其擞用系统是密切相关的。一肖面，采用i c 卡可以使系缆的运作强 蜜创造挂，曼一方嚣，藏臻系绞又会不断照对i e 卡提出薪躲要求。健使其功能嚣翱完薄。 函就，怎样把i c 卡茸实际应用有机她缩合起来，充分发挥i c 卡静优越性，一直是i e 卡技术的一个廑要课激，智能i c 卡燃气袁控制蒜统就是i c 卡技术的一种实际应用。 我蓦丈瓣援茇震燃纯工疆是获七卡年我齐始黪，与毽赛发这器家授魄，不逢最扶 燃气普及率上。还是从燃气的计量、收费和管理上。都有很大的差躐。更突出的问题穗， 我麓燃气纯工程一次性投资很大，燃气经营多处予袭毳鹱 缓亏擐，除了政策挺亏擐外， 其串计量供销差和收费管莲灞涧是各藏煤气公霹普遍存在的重要亏损原因。所班国家每 年袋投入大爨瓷金来绺补亏损，这就给阑家增加了相当大的负担，也使城市燃气事业的 塞努茨震缺乏活嘉，辩蘸，瑟瓣篷家并发丈嚣藏“嚣气东输”诗麓黪正式赛动，薅燃气 管理的进一步规范提出了更高的要求。此外，国家的“金卡工程”的深入于f 腥为新型的 智能i c 卡预嫩费燃气袭的研制提供了十分广阔的应用翦嫩。我国嚣她己研制了电子卡、 磁幸、光幸释i c 卡鹃甓链燃气袭，这些技术靛藏穗就是拖卡作为倍感载嚣，律先“器” 表的钥匙。因为i c 卡除了在价格上暂时比其它几种卡稍衡一些( 光卡除外) ，i c 卡的技 謇秣悲等豢掾蜂蹇手其它专。豁手 e 卡黪撬点，l e 卡与燃笺表豹缋合是泰寒茨曩豹一 种麓势。 随着i c 卡技术的不断发腱以及国内相关行业服务意识的提高，在与羼避媚户日带 求北农业大学工学确士学位论文 i ii i i i i i - _ _ _ _ - - _ _ _ e e e | _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ 日- - _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ - 嫩活相关的计黛寝计中使用i c 卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用目前在电 袭、求表、燃气袭及暖气热力袭孛都开始采用l c 卡俸为抄表l l 殳费、控爨跌及数据警理豹 媒介。使褥i e 卡表已经成为灏前莺肉应用投束发展的一个巍患现在蓬内研翻的智糍 i c 卡还没有在大范围内推广，而且以前研制的橱能燃气表中威用的控制芯片多是c 5 1 系 列的芯片，和现在的p i c 系列的芯片相比功耗比较大。阀门的选择也是多种瘳样，没有 缝一的标准。此羚，扶燃气表的管理模式帮收赞方式上善，我灏采用智能l c 卡燃气表装 黧是可行的。 1 3 1 燃气液的管理和收费方式 现行燃气袭的收费管理方妓有以下三种： 1 覆键费方式：翅产先弱管瑾帮 l 缴纳赞矮，方毵驳褥一定数量熬稳瘫撬潦豹霞 用权，通过用户卡输入i c 卡袭。 2 收费方式：用户可以先获得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡将使用 信息带回管理部门进行结算缴赞。 3 。紧急赫欠羧态方式：爨控意l 嚣关翅戮瘸户使曩稳盛怒滚藩，盔栗弼产蚕篷立嚣 去管理部门缴纳费用，可戥弼袋种方式闭合控制开关，暂时後复相应能源的使用权。 而现行的抄袭收费管理模式有以下三种： 1 人工抄袭收费方式：为用户安装普通计量仪表，按阉定的时间由管理人员上门 抄表和收费，舞瑟营理太员多，王住量大，优点是计量仪表黪成本低，采震圣母费方式容 易被雳户接受，萋本不存在掰户能源被切新的闽题。 2 自动抄袭收费方式：为用户安装具有通讯能力的计檄仪表，通过通讯网络系统 自动完成用户计攫仪表的数据抄收。再通过金融网点方式以自动或人工方式兜成缴费。 这秘方式技本难度亳，通讯网络建设及维护成本大：优点是囊渤佬程度离，带雀大力， 释缀容易实瑷系统豹实对蕊控。 3 i c 卡收费方式：为用户安装具有i c 卡接口的计量彼袭，通过i c 卡作为传输介 质，在用户和管理部门之间传输信息，自动蜜现计量仪表的抄收以及缴费工作。这种方 式成本较高，倍感传输不及时，同时让用户充滥了信息通道的角色，未体现簿理部f 1 服 务瓣宗鏊。谯燕是实瑷了抄表、牧费、控稍熬三蕴一俸，镶筑桎绝了欠费联簸懿发生， 管理人员和管理费用少( 陈红军，2 0 0 2 ) 。 1 3 2 国内外采用的管理和收费方式 嚣兹发达辫家鞋天王或爨凌抄衰牧费方式舞主。最嚣楚众融监裹度发达，发生欠费 的情况较少，嗣时管理部门有资金实力可以避嶷抄表弼终系统，具有较强的自动化管理 水平。 发展中匿家正从人工抄袭收费方式向i c 卡收费方式过渡，原因是人口众多。人工 蓉理方式已逐溉是法管理，藤繁理郄f 1 还苓其备资金窝技术赛匆接孬网络纯懿鑫动掺表 收费管理系统。金融韭的发瓣穗经初其规模，l e 卡牧费方式恰好成为最佳选择。 落后国家凼于没有系统的收费管理模式，只能采用人工抄收的方式。在较为发达的 4 一 翦辩 ill!,lqi!l,l,li l l 糍 城帘残夺醒，燕蚤推行i e 卡收赞寿式或蜀域翻动抄表收费躺可能瞧。 器起牧赞篱淫壤式发疑羧凝： 孬盈鹭蘧蠢式：葳隶、奄、气、熟行鼗鬻瑷舞蠢瓣簿麓壤式来誊，天麓骖表投爨攘 贰仍占较犬比例。资惫较为充车莳的行北蜘电力部门已广泛推广l c 卡收费方式和自动抄表 牧费方式，势越对鑫动抄表收费方式给子了较大程整懿哭浅；赞金不充裕的褥韭器懿正 逐步着手攘广撼卡竣费警疆蠢式。 镑韭小区管理筇式：袋撼赢效率、节省入宓、提高辙势疆鏊鹩嚣提出黢，主要采用 卡透方案竣糖字痊动豫毒线筑一考虑罴蹙搿帮鑫费掺寝牧赘蕊绞避孬营瓣。蕤建小莲 然本上没谢人工抄液收费方擒( 陈臁恩编译，1 9 9 8 ) 。 蟊藏；霰溅燃气静牧费，太都采媛入工抄嵌拔户投费熬蠢式，避鼗存在麓王 # 鬟丈、 收费游瓣长、牧赞鬻藤，效率羝，耍惑镑黪阏越。舅终，这种薄蘧魏入产蜜袭牧羹管理 模式与现代经济的发展、基零建设和市场经济徽不适应，由予现代人工作麟忙，从安全 驰鸯嚣考虑，横字大多装毒浆潦籽，骏赞工誓爹缀攘苓囊。舞了躐三燃气竣赞赞疆辛人力、 嬲力的浪赞，减少举安全因素，各地燃气公避直在寻求种方德、安垒、实鼹、岗效 瓣致费譬壤搂袋。 本交臻褒躲藏照鞲l e 卡技术罄鼗天王抄攮表露管道输送爵燃毪气落实稃定量控裁 的装置。本装鬣可襁煤气、必然气、硝“油气、涮气和矿井气等管道输送供气礤统中控制、 避拳瑶户豹缎霭餐，实嚣燃嘎露羹静毫予纯，舞薤及站发壤蠲惩，避免a 为破坏信号 传藩系统雾器蠡羚痿控毫l 装鬟墩等蘩瓣诗璧炎装嚣象，怒燃气鼹产安全、聪嚣、蠢蠖静 掰型嗣气设备，与此弼黠，律为一静辩学的篱蠼手段，燃气袋弼霹璇对燃气用户迸杼辩 学毒效鹣鬻毽藏骚芬。不莰碍辨凝多丈叠蘩熬瓣劳秀，叉改藏7 笼蒋气鑫蚊赘熬获况， 啊剿于公蘸燃气事业的发展，本装置设计中采粥了谣门予公司的逻辑加密i c 卡s l e 4 4 4 2 ”筘，在莲援串糯涯产一专，匿不遁援，受黧产鬻燃气公霹双意摄供了安爱、霹鑫黪糅 辩，有着嚣大的南黼潜力私强大靛垒泠办。 1 4 本文熬圭簧工作 l 。对装鬟避替慧体规划、没诗。确定簧安装的功靛辣饕达戮懿性能攒檬。在诧基 獭上霹关键翡辩箨鳃摹孽辍、逢撬耀、蠢鼍袭、 e 专嚣渣菇攫承莓在褒是援零要求、爨 诞可靠性、降 疆戒本的原嬲土傲出较合适的逸拇，学会各电气元件的使用娃投尾模糊控 制贩理解决智能i c 卡燃气袭控制装溅中电机阀这一执行部件的歼关状态 2 。突成载襻翁程鬻矮镎辅终，形残一争遮鼹实舔要求瓣窕蘩装置，海萆鑫露袋产 赫滋入枣满封下楚瓣懿瑾论辩嶷陵蓦稿。 - s - 。 耋2 i 蠢些奎耋三耋璧意鬈堡兰兰 2 装置的总体设计及技术要求 本论文舞研究靛是藿藐i e 卡燃气表控割装麓，它是将褥绫静燃气表的杭蒋秘赢承 早的测控电路集成猩一个整体的鞭壳内，既保持了机械表的计艇精度，又具备丁表运行 状态的自动化管理功能，可应用予煤气、天然气、石油气和沼气等管道输送供气系统中 控制薅户载燃气整，弗毖够及对发瑗燃气表计鬣失灵蔼造成静徐潺气瑰象，麓骛重麓挂绝 入为酸蒜是毫系统秘嚣垂开囊i e 卡控裁系凌导致的控涮失灵行魏。上述请况一经接瓒， 智熊i c 卡燃气袭控制装置会立即发出存储剩余擞，关阀、错误方式显示、报警等各种命 令，从而有效地保证了系统的安垒性和可靠性。 智能i e 卡燃气表的应用在定程度上改鼗了太工抄牧、瑷金交墨静謦绕气费营理 方式，苓莰建臻户强藤气上获褥了受夫藜垂蠢疫，褥釜与 卡销磐餐窭系统翁结舍谩爨 气公司的管理上了一个台阶，i c 卡本身具有的蜜垒性强、可靠性高、容量大的特点及联 网数据分布管理使熊在燃气抄收上具有无可比拟的优势，因此，钢能i c 卡燃气寝的使用 必姆是燃气管理现代化必然要迈蝰的一步。 2 1 硬箨慧髂蓬蚕 根据以上设计思想。智能i c 卡燃气表控制装置总体设计结构框图如图2 - 1 所示。 图2 1 硬件总体框图 f i g t2 - tf r 8 l 珏eo fh m d w a r ec o l l e e z i v i t y 淡上蔷模块电路鼯蠹鐾传黪嚣器，将全部辩装在控裁蠡蠹。 2 2 各模块部件的主要功能及技术要求 2 2 。1 燃气裘 宅是能源静蘸便表，是辩燃气掰户结算拔赘的依据，英性髓好坏，涉及刘予家万户， 6 敞誓弱慧体交计殿技术要求 _ e _ _ 目# 口目自目| = = = # = 目e z e 目= 0 1 t | _ 自j 鞠目_ _ 目- l t 荧簌至n 供气部门蚋经济效益和教会效益。本装鞭设计孛瓣糟的是z g 2 5 w h 鬻皮膜式燃 气装。簿台濯寡菠拳监督蜀蓑糍麓孛牮天民莛秘莛 蒺式燃气袭黧家标壤6 b t 6 9 6 8 - - 9 7 。 淡2 - 1z g 2 5 m 型皮膜戏燃气表的技术指标 t a b 2 - lt e c l m o t 0 9 4 e a t t a r g e t s o f z g 2 5 m 3 f t l i n v o l a e r a g a s m e t e r 公髂滚繁爨太滤量疆，j 、浚鬣最丈轰丈 辆( m 3 t h )q m a x 舻h )蛰m i n 簖h ) 压力( p a ) 压力k p a ) 2 ，鑫4 。o 0 0 2 5 2 。03 5 工作愿力箍圈：0 5 文5k p a 在繇楚溢茨鸯：一i 孬粥_ c 戆蕊器鑫簸委寤工箨 相对漫度：9 3 太气压力；1 0 6k p a 避出气管接头麓强度：姆接头鼗艇承受8 0 n 转矩的抗掇转试验，。冀永久性变形不 搭太子r ；量誉漏气。营接头痉髓囊鼙5 0 0 n 嘲粒抗弯粒试黢，蒸永久性爱鼯不褥太予 2 。，置不滠。 2 2 2 电机阀 受控予单冀撬，楚在驱凄电路俸鬻下，撬挂稽关气添懿簿释，毽窖毒燃曳表连接戆 潘接头。 奉装美孛辫爨翡奄撬阕起最获蟹家游黎产赫试迁静s y - 6 0 潞 2 垄掘魄髂 燃气 拽制阀。其技术性目指标如下袭2 - 2 所示： 表2 - 2 逄撬螨的特性 t a b + 2 - 2 t h e e b a r a a e r i s t i c o f e l e c 蜒c m a e h l a e r y v a l v e 型母s y 一6 0 0 ( 2 ) 工作嗽攫2 0 3 6 v 嚣瓣辩闻2 、5 s 舞瓣惫藏7 0 m a 外黼没有 压搂鲁唾3 最氇p # 捧蕊荚溺漫蠢 奄滚锤趣遵 适用凝型撒特1 6 、2 5 铁壳燃气 如菇辩彀蕊慕瓣，曩疑壤压舞瓣。在溪黜述条静静储况下，该渣秘帮，关运遽、 辙捷，并熊一次开、关到位。电机阀臌安装牢劂，并密封，黧气流方向应岛燃气表气流 彳一 。变蕊蠢些查竺三耋璧誊篓堡墼奎 方向一致。 2 + 2 3 显示黎 本装置采用丁l c d 液晶显淤，可用6 位数掌和其它字符照泳剩余气量、错卡，漏气、 诮购气、换电池锩惯息及其组。如图2 - 2 所承： 主要技术参数； 显示容量：6 鼗羧享连骏域譬l 蒋号 芯片工作电聪：2 5 v 6 5 7 工作电流：1 0 “a 舔壤辐对遵炭：8 5 藩 王终涅褰：1 0 + 5 0 存 鞠2 2 滚菇嚣荆孺教 f i g 2 - 2p a n e lo fl i q u i dc r y s t a ld i m p l a y 敬2 4 信号梭溅 零装耋果霆平饕蓉，藉滚懿撩瘩嚣数鹞盏上瓣谤蠡蓬转换戏遣嫠号，送入霉冀氟， 搬现脉冲计数。 2 。2 。5 用户茧e 卡 蘑产瑟簿嚣靛程摆妻魏罄蕤燃气表主霞鬻瓣疆卡，凳眷靛蔫产塞羁、辫辩气量嚣 赚体。本装置袋阁s l e 4 4 4 2 逻瓣加密卡，详藏籀三章。 2 2 6 数据襻储 餮癸孛采躞翡廷c s l 2 4 鞑0 2 嚣舞f 疆 燃) 摹舞癸蘩装整眷谴器，存魏瓣辫薄逄簿 巍游剩余气量鞫鞴卡的用户密鹤等信怠。 2 2 7 电池舱 装天靛装甏菇嚣工器舞爨熬一繁3 。甜逡涎，齄薅嚣天攘凝蠡蠹。 2 3 装置的功能 t g * 装置弱甚搏设计及技术要求 一i e 目目目_ 2 3 i 燃气表预付费及用气纛控制劝能 麓产蘑气蓊要宠戮燃气公褥豌气，g # 蒋襞魏燃气耋存入惩户i e 卡孛，然爱将酝购 气黛存入家中燃气表内，则控制气源的锻帆阀自动打开，用户即可日常使用。使用时通 过嶷貘式藏鬃祷巷嚣鞫平簧营传懑器憝联会捡测，获缨遁过读燃气畿熬用气餐，然嚣瓣 表巾现存气薰进行累减，当表中存气不秘或气塌宛时，电梳淹关闭篱户将褥次赡气存 入，实现燃气预付费及用气定壤控制。 2 3 2 提看专及防止窃气功髭 奎本装黧处于芷常工搀款恣对，避过滚晶最拳嚣显承婪嚣释众气量。 当裁余气璧为。岔聍，液晶显示警靛气鼙，同时显冢请赡气。蜂鸥器会发盘“f 祷 嘀”的提示信号。 鸯蠡毫龟匿诋予零滚诗靛灾莲蓬辩，蜂鸡爨也会连缕发窿“礴嚷”静提示蕊号，黼 时液晶显示器显示抉电池字符，通知用户更换。 当装萋梭溅到用户捶卡镄误或插入# 法i e 卡封，将擞警并曩拳培卡字符。 当天魏避行窃气斌有精气蕊象出蠛鞋。滚翕鼹示嚣委示藩气静露对并美丽电概涎， 停此供气。 襄畜疆绦护秘麓。姿蘧莰鼗逶i 卡燃气裹辩，将不会彩酶表鹣计量爱控餐准确健。 i c 卡连续3 次非j 蠡插入时，系统立即关闭电机阀。当计数装鹫、控制器盘等被打汗 对，装鐾立冁关翅电帆阉、切凝气路。 2 3 3 簸据保持与恢复功能 奉装鬟虑褥长耪裸存矮户姿嚣剩余气量，班骆止舞弱撵窀蕺述章操终对数据丢失。 并熊在装置正常工伟搿立即恢凝数据，以供使用。 2 3 。垂气量暴诗诒箍 从售气处购气量。通过读鞲器写入i c 卡内，i c 卡捅入燃气表。全部的购气量转穆 至袭蠹存，并与表杰酾黎余气餐摆燕德存在表蠹， 2 3 5 电源电压检测功能 奎捡溅氟匿繇手3 。3 ￥辩。系统提承耀产雯挨电洼。避突然撺避鞋，系统会立霹保 存数据并关闭阀门。以便掉电恢复后系统能够溅常工作。 2 。3 。8 诋毫压褰低功耗 本装置电路设计袋用功耗搬低的c m o s 器件，正常运错时，耗电极少，l 带3 6 v 的 电漶胃歪露使藤3 冬。 2 4 智能i c 卡燃气淡控制装置的特点及其优越性 术j b 农业大学工学嘲l 士学位论文 1 购气、用气、结帐、统计、清算、资垒交軎4 、报表打印等作业，全部在计算机 ( 上位极) 和瑗场单片捉管理、控制下自动避撑，大太减少了滋镬鞠作势豹瓤会。凭卡 购气、用气，安垒可靠性极高，蒴伪功能如强，使用极为方使。 2 气价和用户密码可随时变化，通过计掉机网络自动通知到燃气公司备配气站， 使燃气公司彻底解决了燃气固定价格和现实燃气市场浮动价格之间的矛盾，同时也为消 费赣随市场行情鑫主选择购气鬟打开了希望之门。实现了国家倡导的商业信息化，网络 纯，使燃气公蔼戆营理承平上了一个太貔台阶。 3 装置耐用，功能设置齐众，操作方便。显示清楚，简单、明了、易懂。 4 软硬件设计均采用模块化结构，高可靠接插件连接，维修方便。 1 0 l c 卡的芯片技术 一i _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3i c 卡的芯片技术 幸，是卡基盔耀系统嚣圭惫粒蓄选擒藏要素，懿今，l c 卡静类繁多，葵孛逻辑鸯嚣 密存储卡在用于有一定保密要求。但存储金额不犬的公用事业收费中应用广泛。因此本 装黧的设计巾采用了s l e 4 4 4 2 避辑加密存储卡，下嚣是此专的特性分板。 s l e 4 4 4 2 ( 陆永宁。2 0 0 0 ) 戆由德国骶门子( s i 陇n s ) 公司设计的逻辑加密存储卡。 它具有2 k 位的存储容鼙和完全独立的可编程加密代码存储器( p s c ) 。内部电压提升电路 保谖了芯冀瓣骖鞋摹+ 5 v 电歪爨奄，较大鲮存储容爨糍够瀵跫逶零瘦麓矮竣羲蚤释要求。 因此是目前国内应用较多的一种i c 卡芯片。 3 。1 芯片瓣弓l 鬻配置 s l e 4 4 4 2 芯片的触点安排见图3 - 1 v c c | c il| c 5 | g n d r s t 回 c l k 回 n c 回 圈n c 回i 0 回n c 匿3 一l 芯片 l 脚摊冤 f i g 3 1s e q u e n c eo f c h i pp i n 表3 - l l 嬲功辘 t a b 3 一lp i nf u n c t i o n ；l 嬲专触点符号功能 ic 1v c c 操作电压5 v 2c 2r s t 复位 3c 3c l k 时钟 4c 4n c 束爝 5c 5g n d她 6c 6n c 束用 7c 7i 幻 双向数据线 束用 gc 8n c 采j 农业大学工学砌i 士学位论文 3 。2 芯片特点 ( 1 ) 用多箨储器结构。 ( 2 ) 2 线避接协议，串行接口满足i s 0 7 8 1 6 同步传送协议。 ( 3 ) 芯片采用n m o s 工艺技术，每字节的擦除写入编稷时间为2 5 m s 。 ( 4 ) 存储器具有至少l 次躲攘除写入躅臻，数据缣持时阕至少埔零。 3 3 芯片逻辑图 餮3 - 2s l e 4 4 4 2 芯舞蠹帮逻辑缝穰 f i g 3 2l o g i c s t r u c d a r eo f i n t e r i o ro f s l e 4 4 4 2 c h i p - 1 2 * 3 4s l e 4 4 d 2 工作原理 兰手匡= 一 ；同| n 同n 同同同 a 蔗 l l 加二磁秘! 廷丑：廷丑堕凄了一 锋c l k 的频率也在7 5 0 k h z 乏闻。对翱密i e 卡的操作簧眈存储嚣卡复杂褥多。 表3 - 2s l e 4 4 4 2 命令格式 t a b 。3 - 4c o m m a n df o r m a to f s l e 4 辐2 m s b 控制字l s bm s b地址字l s bm s b数据字l s b 瓢b s 飘b j 避辍a ，& a 5 & 整a 2 a i a od t d 6 现琢趣d 2 d id o - 1 3 - 。蚕黧您罂盔兰三量霎杰鬈堡篁兰。 表3 - 3s t t 4 4 4 2 芯片的玲令格式和功瓣 粥带( 控锚)字节2 ( 地字节3 ( 数 功能命令蠛拽 b 广b o址) a r a o据) d 广d o 0 ll 露垂0建整鼗薏慈滚主存臻嚣簸窭鼗攒骥裘 00lii8 遗琏鼗稳入鼗据罄改主存精器瑟理拣蹴 00i 10i00 无效无效读保护存储瓣输出数描槭式 00l1 l l 00 地址数输入数据霹绦护存礴器处理横姨 00 i 鑫丞鑫无蔑菱袭 滚热塞毒鼹器羲警鼗黎楼篾 00l1 00l建址鼗输入数繁修改加密存储黼处理耩毓 00llo01l地址数 输入数据比较校验数蝴处理模嫩 姆条赍令秘惫篡及蜡穿攒婕懿下： l + 褛褒主誊耱嚣 命令字秀3 0 h 。葡竣读取献给庭追赶开始搿童眷结束髂辩霄虢据。这黎螽夺恿筵有 效的，无须校验嬲隅。其时序见嘲3 4 所示。 套审 辍惑毂豢 i i l 随圈羹陋慈黧丽黧f 羹瓣nn 心陵 iii i l i i 1 | 麟蕊l 撙磷蕊匿慰矿 专并贻 奉i 嫡辩 l 井始输第一字节锵= 字节第2 5 6 掣常 出撒懒 蕊3 前读主存键髅鲢謦 h g 3 - 4 薯秘交塔辩瑶氍鲢翦露礤癌鑫臻摧 2 读裸护襻雠器 命令字为3 4 h ，在连续3 2 个c l k 作用下，谶出3 2 位保护襻储器。一个附加脉冲将 矬d 1 0 变鸯赛阻燃。保护存罐辫黼经常被读墩，爨表臻了被像妒熊圭奏耱器蜘媳蛙。箕 瓣垮荛嚣3 。 1 4 * l c 卡豹葚痔技术 i 0 翕令| - l - 输出数据 使i 0 口燮为0 li 0 口变为商阻态 出簸禚 圈3 - 5 读保护存储器的时序 f i g 3 5t i m i n g f o r r e a d i n gp r o t e c t i n gm e r a o r y 3 写主存储器 命令字为3 8 h ，d 1 0 口的审行数据霹入指定的地址。根据新老数据的差别，在c l k 的频率为5 0 k h z ( 最大毽) 下，新用露闽如下： 擦与写5 m s ，相幽于2 5 5 个c l k ； 只写不攘2 ，5 m s 。棚当予1 2 4 个c l k ； 只擦不写2 5 m s ，相当于1 2 4 个c l k ； 在编程时为了稳凑，写命令发送完艨，等待时间应5 m s 。 不弱情撬下静对痒觅圈3 - 5 。 ( a ) 擦除及写主存储器 - 1 5 。耋j ! 奎些查耋三兰翟点兰堡鎏三 i 0 ： ；： 电腰题e 船删 弗厂 开5结千处理开始 |t t 开始结束处理开始 ( b ) 擦除或写童存储器 黼3 石写主存髅嚣熬霹亭 f i g 3 6t i m i n gf o rw r i t i n g m a i nm e m o l t 4 写保护存储器 命令宇为3 c l 。地址范隧截0 0 1 f h ，数撼字节输入需要保护字节的数搬，i c 卡将 该数据与撵定字繁兹数据览较，装攘等，该堍齄懿数据裁霉奄不能更改了；萋不等，嚣 鬻保护操作被翔制( 即无效) 。命令执行时间和所需的c l k 个数与写主存储器相同。 5 ，读密码存储器 命令字为3 1 h ，读出密码存储器的四字节内容。其时序类似于读保护存储器，见图 3 - 7 。错误诗数器低3 为为密鸫梭验链误记录。揍式如下： e r r o rc o u n t e r 若第一次密码校验错，则d o 被清0 ；第二次错，d 1 被清“0 ”；第兰次锩d 2 被 瀵“0 ”，朝整个字节全秀0 ，戴辩卡已作废。 错误计数器藏可班读，若翁疆的密码较验驻确，则读出鹊e c 低三位是0 0 0 ，p s c 三 字节数据为正确的密码：若前谳的密码校验错谡，则读出的三字节数据没有意义。 6 修改密码 命令字为3 9 1 t ，对于三字繁6 位b c d 鹳) 密码，只有凝蘸嚣的密码梭簸茏确时方 w 更改，否刘冀鸯错误计数器的话三叠可懿蠢“1 ”改为“o ”翕令执行时间搁所藉e 球 个数与写主存储器相同。其时序见图3 7 。 1 6 。 鉴耋罄釜耋基轰 命令。l 啼输凑数瓣 使i 搿囊淹0 l 穑变鸯离隧卷 回_ 露| 叠d 辩f l 霜奠墨叠n 霜融 牛争 开始站柬 f l 拜始精错