非接觸式Mifarel卡預(yù)付費(fèi)智能水表設(shè)計(jì)

2．5 閥門(mén)控制電路
本設(shè)計(jì)采用小功率電機(jī)通過(guò)減速直接驅(qū)動(dòng)球閥開(kāi)閉。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，水阻小。缺點(diǎn)是球閥的球環(huán)加工精度要求高，使用一段時(shí)間后由于水垢或微顆粒等會(huì)使轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大。設(shè)計(jì)中采用每月定時(shí)開(kāi)關(guān)閥門(mén)幾次來(lái)解決這一問(wèn)題。閥門(mén)控制電路圖5所示。

3 軟件設(shè)計(jì)
M1卡智能水表軟件采用了模塊化設(shè)計(jì)，主控程序包括系統(tǒng)初始化、狀態(tài)判斷、流量脈沖和用水量處理、報(bào)警提示和功耗模式處理等，其中的關(guān)鍵是計(jì)費(fèi)處理部分和看門(mén)狗的初始化。系統(tǒng)初始化包括對(duì)MSP430F4l3的堆棧、端口、中斷、LCD控制寄存器的設(shè)置，系統(tǒng)初始化以后，進(jìn)入低功耗模式，直到有中斷源將其喚醒，再進(jìn)入相應(yīng)中斷服務(wù)程序。功能子程序包括：M1卡的讀寫(xiě)模塊(包括M1卡有效性判斷讀／寫(xiě)及M1卡的解密與加密)、計(jì)費(fèi)處理模塊(包括階梯水價(jià)段計(jì)費(fèi)判斷及處理)及閥門(mén)控制模塊等。系統(tǒng)程序流程圖如圖6所示。(由于篇幅有限，程序代碼略――編者注)

4 技術(shù)指標(biāo)
電源：DC3．6 V ER一18505鋰電池，壽命≥6年。
靜態(tài)功耗：水表控制器，10μW。
靜態(tài)電流≤25μA，開(kāi)關(guān)閥電流≤180 mA。
M1卡讀寫(xiě)次數(shù)≥1萬(wàn)次。
電機(jī)閥響應(yīng)時(shí)間≤4 s。
與基表顯示誤差：±0．01 m3。
使用水溫：一4～42℃。
環(huán)境濕度≤96％。

5 系統(tǒng)主要功能
M1卡預(yù)付費(fèi)智能水表，除集預(yù)付費(fèi)、階梯水價(jià)計(jì)費(fèi)、故障檢測(cè)等功能于一體外，還兼具以下特殊功能：
①電池欠壓提示功能。當(dāng)電池電量低于2．7 V時(shí)，水表將自動(dòng)關(guān)閥，以提醒用戶更換電池；同時(shí)將剩余水量和實(shí)際用水量的記錄數(shù)據(jù)鎖定，刷“用戶卡”后仍可開(kāi)閥使用，十天后關(guān)閥且不可再用卡開(kāi)閥。更換新電池后，原用水信息數(shù)據(jù)不變。
②防非法竊水功能。在強(qiáng)磁干擾情況下，水表將自動(dòng)關(guān)閥；同時(shí)水表將各種干擾狀態(tài)記錄在案。水表設(shè)有防拆裝置，當(dāng)遇到自行拆裝的情況時(shí)，水表將進(jìn)入鎖定狀態(tài)。
③查詢功能。為了便于用戶及時(shí)掌握用水情況，在使用過(guò)程中可隨時(shí)查看“累積用量”、“剩余量”、“單價(jià)”、“當(dāng)月用量”。
④自動(dòng)告警功能。當(dāng)剩余水量小于設(shè)置的報(bào)警量時(shí)，水表將自動(dòng)關(guān)閥，提醒用戶購(gòu)水。
⑤透支功能。當(dāng)剩余水量用至設(shè)置的透支量時(shí)，水表將自動(dòng)關(guān)閥，切斷水源；此時(shí)，只有將“用戶卡”重新充值購(gòu)水，才可使水表閥門(mén)開(kāi)啟。
⑥閥門(mén)防銹設(shè)計(jì)。每個(gè)月的7號(hào)、14號(hào)、21號(hào)、28號(hào)凌晨3點(diǎn)左右會(huì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥1次，且并未將閥門(mén)完全關(guān)死，防止閥門(mén)銹死的同時(shí)達(dá)到激活電池的目的。

結(jié) 論
本文設(shè)計(jì)的智能M1卡水表已經(jīng)研制成功并應(yīng)用于華中科技大學(xué)喻圓小區(qū)新建一期工程且通過(guò)驗(yàn)收。該智能水表集預(yù)付費(fèi)、階梯水價(jià)計(jì)費(fèi)、故障檢測(cè)等功能于一體，具有讀數(shù)清晰、計(jì)量準(zhǔn)確、管理控制方便等特點(diǎn)，適合與智能樓宇系統(tǒng)配套，實(shí)現(xiàn)集中抄表和遠(yuǎn)程控制，可廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)、學(xué)校、工廠等水表集抄場(chǎng)所。此外水表內(nèi)部具有用水的價(jià)格參數(shù)(如當(dāng)前單價(jià)、階梯水價(jià)等)和準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(用作復(fù)費(fèi)率核算的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn))，更重要的一點(diǎn)是充值是按金額為單位，而不是按水量來(lái)充的，避免了充值時(shí)存在互相轉(zhuǎn)換和找零的麻煩，有效地提高了居民用水計(jì)量收費(fèi)管理的現(xiàn)代化水平，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。