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單片機在智能IC卡燃氣表中的應用

字體: 放大字體  縮小字體 發布日期:2007-11-29  作者:rqb99  瀏覽次數:1246
1 引  言  

       隨著世界計算機技術和信息技術的發展,全球的信息時代已來臨,各國都在高科技領域制訂適合自己的發展道路,我國政府正在致力于國民經濟信息化的建設,以 “金卡工程”為代表的信息化應用工程使我們加速向全球經濟一體化邁進。作為金卡工程的代表,IC技術無疑是當今世界最優秀應用技術。它從早期的投幣式,過渡到磁卡式,直到現在的IC卡式。IC卡即智能卡,又稱集成電路卡,它將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中,封裝成卡的形式,其外形與覆蓋磁條的磁卡相似,開發IC卡技術的主要目的是實現現金支付和存兌的電子化、減少現金的流通量、實現電子商務、實現公用事業預付費等。  

       IC卡燃氣表是近十幾年發展起來的新型燃氣表,一般由計量傳感器電路、微功耗單片機、微功耗閥門、電壓測試電路、防竊氣電路、流量監測等部分組成。與傳統的皮膜式燃氣表相比,它更具備了精確記數功能、功能卡傳輸媒介功能、閥門自動處理功能、非法操作處理功能、欠壓處理功能、掉電處理功能、數據下載功能、數據顯示與聲音提示功能等。經過廣大IC卡生產廠家多年的技術改進和革新,IC卡技術日益成熟,應用也越來越普及。IC卡燃氣表基本解決了氣費收費難的問題,同時,隨著時代的進步、居民民主意識的增強、生活水平的提高,也要求改變過去落后的上門抄表收費問題,IC卡技術的推廣應用,從根本上解決了上述問題,兼顧了企業和用戶的利益。對燃氣企業來說:一是解決了入戶抄表難的問題;二是解決了催費收費難的問題;三是解決了企業和用戶的糾紛問題。對用戶來說:一是消除了抄表人員的打擾和時間預約問題;二是用氣自由;三是消除了地方性收費方式的約束限制。既方便了用戶,也減輕了企業負擔和諸多難題,簡化了操作程序,促進了社會發展,提高了人民群眾的生活質量,降低了企業的經濟成本,IC卡燃氣表是今后的發展方向。 

       2  IC卡燃氣表的基本結構

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       系統組成框圖 
 
       智能IC卡燃氣表的組成框圖如圖2所示,由電源電路、IC卡讀寫部分、單片機控制部分、閥門控制及顯示部分、電池電壓和位置檢測電路等組成。


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onclick=return show_orginral(this)>點擊看原圖

 

 

                                                圖2  IC卡燃氣表組成框圖

       3.1  IC卡讀寫部分  

       當用戶將含有購氣量(以加密數值形式表示)的IC卡插入表內時,控制閥在電控系統控制下開通氣路。用戶每用一個計量單位,計量電路便發出一組等周期計量脈沖序列,該脈沖序列如經電控系統判定為有效,即可以已購氣量中減去一個計量單位,并通過液晶模塊顯示表內剩余氣量。當剩余氣量為零時,控制閥自動關閉,氣路即被切斷,此時用戶須重新持卡購氣。在正常情況下控制閥處于接通態,只有當特殊事件發生時控制閥才從接通態變為關閉態。從IC卡讀回來的信息,隨之存入 EEPROM存儲器中,EEPROM存儲器I2C采用24C01芯片,該芯片可以在無電源狀態下長期可靠存儲系統內重要數據,工作壽命可達106次。當用戶卡插入系統時,卡內密碼、卡號、購氣量及用戶用氣記錄等關鍵數據將以密文形式存儲在24C01芯片中。

       3.2 電池電壓檢測、電池盒位置檢測部分  
       當電池盒中的供電電池的電壓小于正常工作電壓時,系統會自動提示用戶要更換電池了,并且通過顯示電路和報警電路告之用戶;為有效保護系統電源,本電路可對電池盒位置進行高靈敏檢測。當電池盒被拉開時,保護電路輸出低電平,單片機監測該信號后,即控制閥門使其關斷。直到電池安裝好并將電池盒推入表內正常位置時,單片機才會再次控制閥門使重新開閥供氣。

       3.3 液晶顯示及聲光報警電路  

       液晶顯示電路可顯示欠壓、購氣、關閥、卡誤和氣量五種信息狀態及其任意組合。報警電路采用LED和蜂鳴器進行報警,由單片機控制發出聲光報警。

       4  芯片特性  

       SPMC65P2404A是凌陽公司(Sunplus)推出的8位工業控制單片機,最高工作頻率為8MHz,工作電壓2.5V~5V,有192字節的 RAM和4K字節的OTP ROM,有23個可編程IO口,內置上/下拉電阻,8通道10位A/D轉換器(100KHz),SPMC65P2404其他特性包括:  

       ◆凌陽科技8位單片機    ☉182條指令    ☉11種尋址模式    ☉支持位操作(Set,Clear,Inverse,Test)  

       ◆2個8位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值)    ☉普通的定時/計數器    ☉具有8位捕獲功能    ☉具有8位比較功能  

       ◆2個16位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值)    ☉普通的定時/計數器    ☉具有8或16位捕獲功能    ☉具有16位比較功能    ☉12位PWM輸出  

       ◆中斷方式    ☉支持IRQ和NMI中斷    ☉4種外部中斷    ☉11種內部中斷  

       ◆5種復位功能:上電復位、低電壓復位、看門狗復位、外部復位及錯誤地址復位  

       ◆支持3種時鐘電路:晶體振蕩器、RC振蕩、外部時鐘信號   

       ◆2種低功耗模式:Halt模式和Stop模式    

       ◆低電壓監測(LVD)功能   

       ◆一個蜂鳴器驅動輸出口  

       ◆具有SPI總線  利用這些資源就能夠實現智能IC卡燃氣表的功能。

       5  軟件部分  

       軟件設計緊密結合智能IC卡燃氣表的控制模式,充分體現了對IC卡信息讀寫、卡類型判斷、計量信號判斷與數據處理、電壓監測與電源保護等功能,并在IC與信號安全性、軟件運行可靠性及抗干擾等方面進行了精心設計。系統主程序框圖如圖4所示。

 

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                                                               系統主程序框圖

       6 結  語  

       隨著科技的不斷發展,智能IC卡燃氣表采用IC卡實現預收費,能夠確保“先付費后用氣”的消費方式,該產品從機電一體化的優化設計思路出發,構思獨特、控制可靠、檢測信號分辨高、計量精確、安裝方便、操作簡單,這種智能IC卡燃氣表的市場前景將十分優越。


參考文獻:  
[1]蔡純潔,邢 武. PIC16/17單片機原理和應用.合肥中國科學技術大學出版社,1997  
[2]何立民.I2C總線應用系統設計.北京:北京航空航天大學出版社,1995  
[3]王愛英.智能卡技術.北京:清華大學出版社,1996

 
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