IC卡智能电表的设计毕业论文.docVIP

一、系统总体设计 1.1 智能IC 卡电能表的结构与工作原理 智能IC 卡电能表是将传统的电能表的机芯和高水平的测控电路集成在一个整体的表壳内, 既保持了计量精度, 又具备了表计运行状态的自动化管理功能。同时能杜绝人为破坏系统和私自开启IC 卡控制系统导致的控制失灵行为。根据上述功能其结构设计如图1-1： 图-1 智能IC卡电能表的总体结构图 智能IC 卡电能表在电子计量工作原理基础上,加上西门子SLE4442IC 卡控制器AT89C52 单片机构成智能IC 卡控制功能。当计量模块发出脉冲信号或用户插入IC 卡时, 仪表进入相应工作状态。首先, 运算控制模块将存储在电能表数据存储模块中的用户电量剩余值取出并在LCD 液晶显示模块上显示。接着, 判断是否是计量脉冲到来, 若是则启动计数及计算功能, 计算此时的用电量, 经过一定的运算得到这段时间中用户消耗的用电量。那么, 上次用户预购电量剩余值减去用电量后,得到的就是新的用户预购电量剩余值。如果该值小于某一值时, 仪表出指令关闭开关, 停止对用户的电能供应, 电能表也进入低功等待状态。此时用户可以持IC 卡供电单位购电。 当该用户将已经购电的IC 卡插入电能表的IC卡接口中, 电能表被唤醒。如果IC 卡是合法卡, 电能表将IC 卡中储存的预购电量数据解密后与原来用户预购电量剩余值相加得到新的用户电量剩余值, 同时擦除IC 卡中储存预购电量数据, 打开继电器开关, 从而恢复了对用户的电能供应, 电能表随后又进入计量状态。预购电量剩余值、累积电量等可用按键选择查看。若用户电量预购剩余值过少时, 电能表将提示用户需要购电。 1.2 系统的组成 智能IC卡电表系统主要由以下几个模块组成： 1. 运算处理模块; 2. 计量模块； 3. 电源模块； 4. IC卡读写接入模块； 5. 看门狗电路模块； 6. LED显示模块； 二、系统的硬件设计与实现 2.1 系统的硬件组成 2.1.1 AT89C52 单片机 AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是：片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHz。单片机正常工作时，都需要有一个时钟电路和一个复位电路。本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路，来构成单片机的最小电路。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性： · 兼容MCS51指令系统 · 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM · 32个双向I/O口 · 256x8bit内部RAM · 3个16位可编程定时/计数器中断 · 时钟频率0-24MHz · 2个串行中断 · 可编程UART串行通道 · 2个外部中断源 · 共6个中断源 · 2个读写中断口线 · 3级加密位 · 低功耗空闲和掉电模式 · 软件设置睡眠和唤醒功能 图-1 单片机的引脚 2.2 IC卡部分 2.2.1