一种新型节能的IC卡水表设计

1、2005年第6期仪表技术51一种新型节能的IC卡水表设计曹晓华,梁秀满,杨印保,穆宏(河北理工大学计算机与自动控制学院,唐山063009)摘要:介绍一种新型节能的IC卡水表。它具有运行可靠、功能完备、功耗低、性能价格比高等特点。关键词:流量传感器;IC卡;微控制器;液晶屏中图分类号:TH814文献标识码:B文章编号: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统功能1.1工作原理IC卡接口、微控

3、制报警功能。当阀门因故关闭时,可显示故障原因及报警灯闪烁电池供电的超低功耗单片机系统设计2IC卡水表硬件设计器、液晶屏、。首先由用户持卡到自来水公司买水充值,然后把IC卡里的水量充值到用户IC卡水表中。液晶屏先是显示以前剩余水量,再显示充值之后的水量。同时,根据电磁阀当前的状态决定是否需要将它打开。在水量显示3秒后,关掉显示,单片机进入休眠状态。当用户用水时,由流量传感器采进来的信号以脉冲形式触发单片机的外部中断INT0,唤醒单片机,进行用水处理。当EPROM中存储的水量用完时,单片机自动关闭电磁阀。用户只有重新购水,才能使电磁阀打开。此外,在发生人为故意破坏时,阀门也会关闭。本系统只使用一种

4、卡,它集充值、维修、查值于一体。当将IC卡插入IC卡插槽中时,由键盘中断唤醒单片机。单片机根据卡的情况自动进行充值、查值或修理。1.2系统功能自动识别2设计时考虑到以下几点:第一,运行可靠,保证产品的质量;第二,完备的功能,要求能处理应用中所遇到的各种问题;第三,性能价格比高。第四,整机的功耗低。水表必须能在低电源,低时钟频率下工作。IC卡水表系统结构简图如图1所示。考虑到所设计的水表要具备超低功耗特性,选用Philips公司的P87LPC767单片机。该单片机具有高集成度、低成本的优点。内部采用80C51加速处理器结构,指令与51系列单片机兼容。此外该单片机具有较宽的工作电压范围(2.76.

5、0V),也能在低时钟频率下工作,如32.768kHz。具备空闲和掉电两种省电模式。提供从A。掉电模式中唤醒功能。典型的掉电电流为1IC卡密码,一卡一表制防止盗水随时显示剩余水量强磁场靠近水表也不会影响水表正常工作电池低电压检测,且掉电不丢失信息用水控制功能。在没水或发生人为故障时,自动切断用水收稿日期:2005-06作者简介:曹晓华(1972),女,教师,研究测控技术和测量仪器。图1IC卡水表电路结构简图© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 52仪表技术

6、2005年第6期为简化接口电路,采用IC总线接口模式。IC总线用两条线(SDA和SCL)在单片机和各外设之间传递信息。多主机同时传送时进行仲裁避免总线上数据冲突。具有IC硬件接口的外围器件的选择:选用CATALYST公司的24WC02作为存贮器,它22是IC串行EPROM,容量为128字节,具有写保护功能。它能够保存数据100年不遗失。低功耗:读时A,电源供电电压更宽:1mA,写时3mA,待机时0.61.86.0V。其地址由管脚A0、A1和A2决定。此外,低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片PCF8563(Philips公司的产品)也具有IC硬件接口,并提供一个可编程时钟输出,一个中断输出和掉电

7、检A(VDD=3.0V)的低工作电测器,具有典型值为0.25流和1.05.5V的宽工作电压范围。可利用其作为低电池电压检测。液晶屏选用LCM103型,为10位8低功耗产品。带有汉字显示,(、WR、DATA)传输,如图1所<A,省电模式电流150IC卡选用Simens,卡内有256字节用户存储器、32位保护存储器及4字节保密图2INT0存储器,用户存储器存储用户水量;用保护存储器和加密存储器的编程可实现IC的个性化设计,安全性很高。SLE4442卡采用两线传输,与IC总线共用。电磁阀的升压电路使用MAX629,它把3.6V电池A,带有关断控制,关断电压升到28V,工作电流为80A。电流为1

8、流量传感器采用电感接近开关,信号经过处理之后输出脉冲电压。3软件设计图3插卡处理子程序流程框图块的电源控制,即用时开启,不用关闭。其他一些软件模块,如IC总线的数据传输模块,IC卡和液晶屏与单片机的数据通讯程序,都按其产品资料里介绍的时序用软件实现,此处不再详述。4结论整个程序由主程序和各中断服务子程序组成。程序的编写按照模块化进行,各模块完成各自的功能。主程序主要是对各工作单元及各标志位初始化以及各中断的设置,执行完后就进入休眠状态,等待中断的唤醒。中断服务子程序主要包括对外部中断INT0及对键盘中断的处理。外部中断INT0在用户用水时发生,主要进行水量的计算和阀门的关断处理。图2中的关阀条

9、件即判断有关的各标志位,包括水量为零、人为故障、低电池电压等标志。图3为插卡处理子程序。当插入IC卡后,引起键盘中断,将单片机从休眠状态唤醒。接下来系统要选择三项任务之一进行处理:决定是否进行充值、维修或查值的处理。在以上的各功能子模块中,都包含着对各外围模经实践,本文设计的IC卡水表的电路均成功地实现了低压、低频、低功耗、抗干扰等功能;软件上实现了模块化设计。此外,对电源还进行精心的防泄漏处理,包括系统电源泄漏、RC泄漏、分布电路泄漏以及意外A;显示状泄漏等等。经实测,整机休眠电流低至4态时,电流为1.6mA;电磁阀动作时,电流为25mA。由于单片机大部分时间都处在休眠状态,所以,用3.6V锂电供电可连续工作10年以上。参考文献:1王卓人.IC卡的技术与应用M.北京:电子