IC卡智能水表的设计与实现

　　1　IC卡智能水表的组成、功能

　　1.1　IC卡智能水表的组成[1]

　　IC卡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。

　　1.2　IC卡智能水表的功能

　　笔者设计的IC卡智能水表具有以下功能:

　　(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。用户可通过水表的液晶显示器查看。

　　(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

　　IC卡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卡及卡表内的信息进行加密,防止非法使用。

　　2　硬件系统设计

　　2.1　单片机系统

　　2.1.1　ADuC812单片机

　　美国AD公司的ADuC812具有如下资源:(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)。

　　ADuC812的内部资源非常适合设计IC卡智能水表。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IC卡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IC卡智能水表也完全能用于工业现场的水量、水费计量。