基于MSP430單片機(jī)的智能IC卡水表控制器
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1．2 E2PROM電路的設(shè)計(jì)
采用CAT24WC02芯片，它為2 Kb串行E2PROM，與400kHz I2C總線兼容，1．8～6．0 V工作電壓范圍，低功耗CMOS技術(shù)，具有寫保護(hù)功能，當(dāng)WP為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)。頁寫緩沖器、自定時(shí)擦寫周期為1 000 000編程／擦除周期，可保存數(shù)據(jù)100年。8腳DIPSOIC或TSSOP封裝，溫度范圍分為商業(yè)級、工業(yè)級和汽車級。本系統(tǒng)利用存儲(chǔ)芯片對水表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。E2PROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)掉電之后不丟失，這樣就避免了由于掉電導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，可靠性較高。
1．3 電源檢測電路設(shè)計(jì)
電源檢測電路主要是用來檢測低壓，當(dāng)電源電壓過低的時(shí)候，通過低壓檢測電路檢測到，進(jìn)行相應(yīng)的操作，避免出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。具體工作原理如圖3所示，當(dāng)PWR_CHECK_EN為高電平時(shí)，此電路工作，此時(shí)，Q9導(dǎo)通，Q8的基極為低電平，VBAT端一直為高電平，Q8導(dǎo)通，WR_ CHECK腳的電壓為R17和R20分壓得到。之后，PWR_CHECK端的電壓作為MSP430內(nèi)部ADC的輸入端，和1．5 V的電源相比較得到比較結(jié)果，確定是否為低壓。電容的作用是防止電壓突變引起的AD采樣錯(cuò)誤。PWR_CHECK_EN端口設(shè)置主要是為了低功耗設(shè)計(jì)，低壓檢測需要一定的時(shí)間間隔，當(dāng)不需要檢測的時(shí)候此端口置高，以節(jié)省功耗。
1．4 脈沖檢測電路的設(shè)計(jì)
MSP430F149單片機(jī)最多可以提供1路數(shù)字I／O接口，即P1～P7。MSP430單片機(jī)的I／O端口有8個(gè)管腳。每個(gè)I／O管腳都可以獨(dú)立地設(shè)置為輸入或者輸出方向，并且每個(gè)I／O接線都可以被獨(dú)立地讀取或者寫入。所有接口的寄存器都可以被獨(dú)立地置位或者清零。MSP430系列單片機(jī)具有豐富的I／O口資源和中斷資源，其中P1，P2端口是有中斷能力的。本設(shè)計(jì)中可以利用P1，P2端口的中斷能力來實(shí)現(xiàn)對脈沖的計(jì)量。利用中斷來完成計(jì)量有利于節(jié)省單片機(jī)資源。
脈沖檢測電路如圖4所示。利用4個(gè)呈環(huán)形均勻分布的干簧管進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)有磁鐵靠近干簧管時(shí)，簧片吸合。此時(shí)只要將干簧管的一端接地，一端接入單片機(jī)的I／O口，將單片機(jī)的I／O口設(shè)置為中斷允許，隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，基表中的磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過一圈之后，四個(gè)干簧管分別吸合，I／O口通過中斷來完成4個(gè)計(jì)數(shù)，這樣即可完成脈沖的計(jì)數(shù)。
2 軟件設(shè)計(jì)
軟件主要涉及系統(tǒng)時(shí)鐘配置、IC卡與單片機(jī)通信、低壓檢測程序、E2PROM相關(guān)程序、報(bào)警程序、閥門控制程序、液晶顯示程序等，這里主要介紹脈沖檢測和通信模塊的程序設(shè)計(jì)。
2．1 脈沖檢測程序
脈沖檢測部分是水表的重要組成部分，主要用作流量的計(jì)量，水表的整個(gè)換算體系都是以此為基礎(chǔ)的，流量汁量是衡量水表性能的重要標(biāo)志。脈沖檢測的原理是：當(dāng)有磁鐵靠近干簧管的時(shí)候，干簧管的簧片吸合。根據(jù)當(dāng)四個(gè)干簧管分別吸合一次，即表示水流過一圈(在本程序中設(shè)定當(dāng)流過五圈表示1 m3水量)，由此可以得到用水量。此時(shí)將累計(jì)用水量加1，并存入到E2PROM中。具體流程圖如圖5所示。
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