非接觸式IC卡工業(yè)水表及其售水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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近幾年，智能IC 卡的應(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 卡智能水表所取代。后者的出現(xiàn)，促進(jìn)了水資源管理部門對水資源的科學(xué)管理，同時(shí)提高了工業(yè)用戶對水資源的利用率。非接觸式IC 卡工業(yè)水表，改革傳統(tǒng)抄表與收費(fèi)問題，改用非接觸式IC 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，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
非接觸式IC 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“刷卡機(jī)”。基表負(fù)責(zé)記錄、計(jì)算用水水量，刷卡機(jī)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
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
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，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
(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 MC9S08GB32，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
評(píng)論