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非接触式 IC 卡工业水表及其售水系统的设计与实现 周海发，蒋建武 (参赛编号: C10075) 摘 要：本文以 Freescale MC9S08GB32 和 MC68HC908JL8 单片机为实现载体，提 出了一种非接触式 IC 卡工业水表及其售水系统的设计方案。系统包含了非接触式 IC 卡读写 卡器、售水系统软件、非接触式 IC 卡工业水表三个部分。文章主要阐述工业水表部分的功 能、硬件设计和软件设计，对其中的关键实现技术进行了深入分析。同时，文章也对读写卡 器及售水系统软件的设计思想进行简要介绍。 关键词：非接触式 IC 卡，MC9S08GB32 ，MC68HC908JL8 ，刷卡机，基表 1 引言 近几年，智能 IC 卡的应用在我国已经十分普遍。在水表行业中，机械式工业水表已逐 渐被嵌入式 IC 卡智能水表所取代。后者的出现，促进了水资源管理部门对水资源的科学管 理，同时提高了工业用户对水资源的利用率。非接触式 IC 卡工业水表，改革传统抄表与收 费问题，改用非接触式 IC 卡实现预付费，完成“先付费再用水”和持卡消费的先进模式，减 少劳动强度，节约劳动力；水量记录、计费由计算机完成，准确、可靠、及时；鼓励用户节 约用水。此外该款工业水表更具有自己的特点和优势，弥补当前因工业水表少而带来的功能 不健全，系统不稳定等弱点。随着社会发展的需求，工业水表的智能化程度还将会有更大的 提高。 2 设计概述 非接触式 IC 卡工业水表包含两块设备。一块连接水管并埋入地下，另一块放置于操作 台上，两者通过串行线相连。系统中定义地下部分为“基表”，而与其相连的操作设备为“刷卡 机”。基表负责记录、计算用水水量，刷卡机负责信息查看，两者共同完成用户的购水操作。 1 2.1 基表 刷卡操作 检读键操作 MC9S08GB32 电源及反馈模块 发射天线操作 刷卡机 串行通信模块 通信握手操作 图2 工业水表――刷卡机功能框图 基表记录用户剩余水量、报警水量、透支水量，这些水量信息会随着用户用水情况实时 更新；同时，再结合系统工作情况共同控制送水阀门的开、关操作；基表定时更新记录在 FLASH 中的水量信息。图 1 给出了基表的功能框图。 2.2 刷卡机 刷卡机，与售水系统、读写卡器一起提供刷卡使能；它的 LCD 显示用户的剩余水量和 系统当前的工作情况；刷卡机的电源模块同时给基表与自身供电。图 2 给出了刷卡机的功 能框图。 2.3 读写卡器与售水系统软件 读写卡器与售水系统软件提供给水资源管理部门使用。用户开户、购水、注销帐号等操 作由售水系统完成，同时售水系统软件提供了日、月、年报表以及一些特殊功能，比如用户 刷卡操作 冷、热复位操作 电源及反馈模块 MC68HCS08JL8 时钟模块 串行通信模块 基表 水量记录 阀门驱动及反馈模块 水量计算 图 1 工业水表――基表功能框图 过户；软件系统的维护可以在本地计算机完成。系统内有多个数据库，记录用户相关信息。 系统工作原理是：用户先到水资源管理部门购买非接触式 IC 卡并开户或者持原有卡购 水；售水系统将相应信息写入 IC 卡；用户在刷卡机上刷卡，并与基表一起完成用户身份的