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非接觸式IC卡工業(yè)水表及其售水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2013-08-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 引言

近幾年,智能IC 的應(yīng)用在我國已經(jīng)十分普遍。在水表行業(yè)中,機(jī)械式工業(yè)水表已逐漸被嵌入式IC 智能水表所取代。后者的出現(xiàn),促進(jìn)了水資源管理部門對(duì)水資源的科學(xué)管理,同時(shí)提高了工業(yè)用戶對(duì)水資源的利用率。 工業(yè)水表,改革傳統(tǒng)抄表與收費(fèi)問題,改用 卡實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi),完成“先付費(fèi)再用水”和持卡消費(fèi)的先進(jìn)模式,減少勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約勞動(dòng)力;水量記錄、計(jì)費(fèi)由計(jì)算機(jī)完成,準(zhǔn)確、可靠、及時(shí);鼓勵(lì)用戶節(jié)約用水。此外該款工業(yè)水表更具有自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)當(dāng)前因工業(yè)水表少而帶來的功能不健全,系統(tǒng)不穩(wěn)定等弱點(diǎn)。隨著社會(huì)發(fā)展的需求,工業(yè)水表的智能化程度還將會(huì)有更大的提高。

2 設(shè)計(jì)概述

卡工業(yè)水表包含兩塊設(shè)備。一塊連接水管并埋入地下,另一塊放置于操作臺(tái)上,兩者通過串行線相連。系統(tǒng)中定義地下部分為“基表”,而與其相連的操作設(shè)備為“”?;碡?fù)責(zé)記錄、計(jì)算用水水量,負(fù)責(zé)信息查看,兩者共同完成用戶的購水操作。

2.1 基表

基表記錄用戶剩余水量、報(bào)警水量、透支水量,這些水量信息會(huì)隨著用戶用水情況實(shí)時(shí)更新;同時(shí),再結(jié)合系統(tǒng)工作情況共同控制送水閥門的開、關(guān)操作;基表定時(shí)更新記錄在FLASH 中的水量信息。圖1 給出了基表的功能框圖。


圖1 工業(yè)水表――基表功能框圖

2.2

刷卡機(jī),與售水系統(tǒng)、讀寫卡器一起提供刷卡使能;它的LCD 顯示用戶的剩余水量和系統(tǒng)當(dāng)前的工作情況;刷卡機(jī)的電源模塊同時(shí)給基表與自身供電。圖2 給出了刷卡機(jī)的功能框圖。


圖2 工業(yè)水表――刷卡機(jī)功能框圖

2.3 讀寫卡器與售水系統(tǒng)軟件

讀寫卡器與售水系統(tǒng)軟件提供給水資源管理部門使用。用戶開戶、購水、注銷帳號(hào)等操作由售水系統(tǒng)完成,同時(shí)售水系統(tǒng)軟件提供了日、月、年報(bào)表以及一些特殊功能,比如用戶過戶;軟件系統(tǒng)的維護(hù)可以在本地計(jì)算機(jī)完成。系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)數(shù)據(jù)庫,記錄用戶相關(guān)信息。

系統(tǒng)工作原理是:用戶先到水資源管理部門購買非接觸式IC 卡并開戶或者持原有卡購水;售水系統(tǒng)將相應(yīng)信息寫入IC 卡;用戶在刷卡機(jī)上刷卡,并與基表一起完成用戶身份的核對(duì),成功后將購買水量累加到水表的剩余水量,作為新的用戶可用水量。

用戶用水過程中,卡內(nèi)剩余水量會(huì)相應(yīng)減少;當(dāng)降到報(bào)警水量時(shí)(由用戶與水資源管理部門商定),系統(tǒng)會(huì)報(bào)警,提示水量不足;繼續(xù)使用到透支水量(同樣由用戶與水資源管理部門商定),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉閥門,停止供水。系統(tǒng)在遇到因客戶操作不當(dāng)而導(dǎo)致的錯(cuò)誤的時(shí)候,會(huì)給出錯(cuò)誤操作提示,必要時(shí)候會(huì)關(guān)閉閥門。如此可以同時(shí)保證客戶與水資源管理部門的利益不受到侵犯。

3 刷卡機(jī)與基表

針對(duì)圖1 和圖2 的系統(tǒng)功能框圖,以下從軟、硬件上講述刷卡機(jī)與基表的各個(gè)模塊或部分的細(xì)節(jié)。

3.1 硬件設(shè)計(jì)

3.1.1 刷卡機(jī)(見圖3)。


圖3 刷卡機(jī)電路描述圖

(1) 穩(wěn)壓電源電路:該模塊直接與220V 交流連接。作為水表的電源供給模塊,不僅直接給刷卡機(jī)供電,還為基本部分的電池充電。針對(duì)220V 的市電掉電,刷卡機(jī)部分提供了報(bào)警與故障提示。電壓轉(zhuǎn)換器和電池的輸出電壓均為12V,電路中標(biāo)準(zhǔn)電壓為3.3V 和5V,為得到系統(tǒng)工作的穩(wěn)定電源,模塊中使用了兩套精確的穩(wěn)壓電源計(jì)算電路;此外,考慮到刷卡、錯(cuò)誤指示燈、顯示、報(bào)警等大功耗元件重疊工作帶來的大電流,電路在這方面作了充分的考慮,或者分時(shí)操作,或者限制連續(xù)的無意義操作,并最終有效地避免了個(gè)別元件滿負(fù)載工作。

(2) 漢字點(diǎn)陣LCD:122×32 點(diǎn)陣液晶顯示屏,分為上下兩行。
(3) IC 卡讀寫卡模塊:見4.2。
(4) MCU:微處理器選用Freescale 剛剛推出的8 位MCU ,該芯片性能與16 位MCU 相當(dāng)。正常工作電壓時(shí),CPU 速率和總線速率最高分別可達(dá)40MHz 與20MHz;RAM 和FLASH 分別為2K和32K;最多可大56個(gè)通用I/O口;采用"零元件"設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)MCU 從"stop"模式的自動(dòng)激活,從而降低了成本,也使電流降低到0.7mA;具有溫度和電壓補(bǔ)償(典型漂移 2%)的可編程內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器,能提高通信的可靠性、加快啟動(dòng)時(shí)間和減少系統(tǒng)成本;通過第三代0.25 微米的閃存技術(shù),提供應(yīng)用程序的重復(fù)編寫和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力;高度集成了4 個(gè)串行通信端口(SCI x 2、SPI、I2C/IIC)、最多8個(gè)定時(shí)器/PWM、1個(gè)8通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器(工作電壓最低為1.8V)。
(5) 蜂鳴器:水表出現(xiàn)故障時(shí)報(bào)警用。
蜂鳴器相關(guān)文章:蜂鳴器原理

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