基于aduc812单片机ic卡预付费水表的研制关键词ic卡水表.docVIP

基于ADuC812单片机IC卡预付费水表的研制 关键词：?IC卡水表???ADuC812???低功耗???安全性???可靠性 1? 引言长期以来，我国水表的收费一直采用人工抄表、收费的方式,工作十分繁琐,而且容易出错。此外,目前人们工作繁忙,很多楼宇又装有防盗门锁,收费工作更加不方便，要解决这些问题，必须依靠现代科学技术对传统水表进行改造，使其智能化。随着IC卡应用的普及，利用IC卡实现“先付费后用水”的水费管理成为可行。本文研讨的IC卡智能水表具有功耗低、安全性高、可靠性好、抗干扰能力强的特点。 2? 总体方案设计2.1? 智能水表的组成智能水表的原理框图如图1所示，主要由单片机系统、电源、IC卡座、微功耗电阀门及流量传感器等部分组成。 图 1???? 智能水表原理框图 2.2? 智能水表的功能(1) 根据所购水量，自动执行供、停水当用户将所购水卡(IC卡)插入水表时，表内系统在确认该卡有效后，自动打开阀门，进行正常供水，一旦用水量达到水卡所购水量，水表将自动关闭阀门，切断供水。(2) 具有自动报警功能当用户用水量剩下最后一定量时，水表通过喇叭发出声音报警信号，提醒用户及时购水。(3) 可随时提供累计用水量、本月用水量、可用水量及相应的水费信息用户通过水表的液晶显示器，查看累计用水量、本月用水量、可用水量及相应的水费信息。(4) 可对购水量及水费进行累计当用户插入购水后的IC卡时，水表自动将本次购水量与表内结余水量进行累计，计算水费，并存入水表内。(5) 具有自动保护功能当水表被擅自拆卸时，表内自动保护系统将自动关闭阀门，停止供水，并记录拆卸时间，以备查验。(6) 断电保护功能智能水表采用交直流两种方式供电，一旦外界交流电源停止供电或电池失效，表内的水量、水费等重要参数可保存10年以上。(7) 加密功能能对IC卡及表内的信息进行加密，防止非法使用。 3? 硬件系统设计3.1? ADuC812单片机系统ADuC812是美国AD公司推出的高性能单片机，具有集成度高、资源丰富等特点。(1) 基于8051的内核，指令系统与8051兼容，额定工作频率12MHz。(2) 8KB片内闪速/电擦除程序存储器;640B片内闪速/电擦除数据存储器;256B片内数据RAM。(3) 3个16位的定时器/计数器;32根可编程I/O线;9个中断源，2个优先级。(4) 1个8通道，高精度12位ADC;2个12位电压输出DAC。(5) 1个片内温度传感器。(6) 采用3V、5V电压工作;具有正常、待机和掉电三种工作模式。(7) 1个通用UART串行I/O;1个与I2C兼容的两线串口和SPI串口;1个看门狗定时器(WDT);1个电源监视器(PSM)。3.2? 硬件系统分析(1) ADuC812的内部资源非常适合设计智能水表。由于它具有8051内核，因此，开发非常方便，既不需要太长的开发周期，又不需要太多的资金投入。为了降低功耗，晶振选用1MHz,并通过编程将不用的ADC、DAC等功能模块关闭，工作电压选择3V，所以，ADuC812正常工作时的消耗电流约为 3.8mA，如处于待机工作模式，则消耗电流更低，完全符合智能水表低功耗的要求。另外，它还具有工业级的工作温度范围和较强的抗电磁干扰能力，以它为核心的智能水表也完全能用于工业现场的水量、水费计量。(2) 实时时钟、数据存储器?由于需要掉电保存用户水量、水费及非法拆卸水表的时间记录等信息，本水表选用DALLAS公司生产的DS1243Y作为存储器芯片，该芯片内含8K Bytes NV RAM、内置式(built-in)实时时钟、嵌入式(embe- dded)锂电池和32768Hz晶振，它具有高可靠上电、掉电及强电磁冲击等数据保护功能，还具有读/写速度快、读/写方式简单、读/写次数无限的特点，并可为智能水表的运行提供实时时钟。该芯片引脚排列与一般的静态RAM 6264完全兼容，可直接替代6264，因此，它与ADuC812的接口非常方便。(3) LCD显示器由于用户需要随时方便地查看水量及水费信息，本表设置了LCD液晶显示器。为了降低功耗，LCD液晶显示器选用低功耗(约0.3mA)的自带驱动控制器的串行(SPI)液晶显示模块，并且它的供电电源由水表盒盖控制，当用户需要查看信息打开水表盒盖时，LCD点亮，平时处于断电节能状态。 4? 水表供电设计智能水表能否得到推广应用，保障其长期正常供电是一个关键因素，否则，既损害了自来水公司的利益，又使用户的合法权利受到侵犯。目前，有些智能水表采用直流电源供电方式(通过内装高性能锂电池)，但其缺陷是使用时间有限制，特别是难以处理低功耗问题。本水表的电源供电采用交直流两种供电方式，特别是选用高效率DC/DC转换器MA