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      隨著ic卡應用的普及，利用ic卡實現“預付費方式”的水費管理成為可能。目前的電子水表按照抄表的方式主要可以分為網絡式和分立式。由于在某些場合需要對舊的水表系統改造，如果采用網絡式抄表方式需要進行抄表線路的鋪設，這給施工帶來很大的問題。而分立式的ic卡水表收費系統則無需考慮這一問題，這為管理部門和用戶提供了極大的便利。

      本控制器以msp430單片機為控制核心。msp430系列單片機是美國ti公司從1996年開始推向市場的一種16位risc架構、超低功耗的混合信號處理器。電源采用1．8～3．6 v低電壓、ram數據保持方式下耗電僅0．1μa，活動模式下耗電250μa／mips，io口漏電流僅為50 na(一般單片機為1～10μa)。非常適合水、燃氣、熱、電表等電池供電設備的設計。

      利用德國西門子sle 4442卡與單片機進行通信，來完成對水表的控制、用戶充值和查看水量等功能。ic卡接口電路便是ic卡與單片機連接的樞紐。本設計可兼容4442卡和t5557卡兩種卡片。電路預留了單片機與ic卡的接口。可根據設計需要靈活選擇卡片種類。sle4442卡遵循i2c協議，讀寫時序與i2c相類似。 http://zl1688.51dzw.com

      一般說來，ic卡只要直接和單片機相連即可以應用，但是為了使設計更加穩定，在ic卡與單片機之間增加一些電阻以達到保護的目的。另外io口和卡到位檢測需要上拉電阻，以保證其可以正常操作。在水表的標準中要求水表要有防靜電的功能，所以在ic卡座的設計上，加上tvs管保證在遭受靜電后，此ic卡座仍能正常工作。

      采用cat24wc02芯片，它為2 kb串行e2prom，與400khzi2c總線兼容，1．8～6．0 v工作電壓范圍，低功耗cmos技術，具有寫保護功能，當wp為高電平時進入寫保護狀態。頁寫緩沖器、自定時擦寫周期為1 000 000編程／擦除周期，可保存數據100年。8腳dipsoic或tssop封裝，溫度范圍分為商業級、工業級和汽車級。本系統利用存儲芯片對水表中的數據進行存儲。e2prom中存儲的數據掉電之后不丟失，這樣就避免了由于掉電導致的數據丟失，可靠性較高。

      電源檢測電路主要是用來檢測低壓，當電源電壓過低的時候，通過低壓檢測電路檢測到，進行相應的操作，避免出現不必要的錯誤。具體工作原理如圖3所示，當pwr_check_en為高電平時，此電路工作，此時，q9導通，q8的基極為低電平，vbat端一直為高電平，q8導通，wr_ check腳的電壓為r17和r20分壓得到。之后，pwr_check端的電壓作為msp430內部adc的輸入端，和1．5 v的電源相比較得到比較結果，確定是否為低壓。電容的作用是防止電壓突變引起的ad采樣錯誤。pwr_check_en端口設置主要是為了低功耗設計，低壓檢測需要一定的時間間隔，當不需要檢測的時候此端口置高，以節省功耗。

      msp430f149單片機最多可以提供1路數字i／o接口，即p1～p7。msp430單片機的i／o端口有8個管腳。每個i／o管腳都可以獨立地設置為輸入或者輸出方向，并且每個i／o接線都可以被獨立地讀取或者寫入。所有接口的寄存器都可以被獨立地置位或者清零。msp430系列單片機具有豐富的i／o口資源和中斷資源，其中p1，p2端口是有中斷能力的。本設計中可以利用p1，p2端口的中斷能力來實現對脈沖的計量。利用中斷來完成計量有利于節省單片機資源。 http://zl1688.51dzw.com

      脈沖檢測電路如圖4所示。利用4個呈環形均勻分布的干簧管進行脈沖計數，當有磁鐵靠近干簧管時，簧片吸合。此時只要將干簧管的一端接地，一端接入單片機的i／o口，將單片機的i／o口設置為中斷允許，隨著葉輪的轉動，基表中的磁鐵也跟著轉動，轉過一圈之后，四個干簧管分別吸合，i／o口通過中斷來完成4個計數，這樣即可完成脈沖的計數。

      軟件主要涉及系統時鐘配置、ic卡與單片機通信、低壓檢測程序、e2prom相關程序、報警程序、閥門控制程序、液晶顯示程序等，這里主要介紹脈沖檢測和通信模塊的程序設計。

      脈沖檢測部分是水表的重要組成部分，主要用作流量的計量，水表的整個換算體系都是以此為基礎的，流量汁量是衡量水表性能的重要標志。脈沖檢測的原理是：當有磁鐵靠近干簧管的時候，干簧管的簧片吸合。根據當四個干簧管分別吸合一次，即表示水流過一圈(在本程序中設定當流過五圈表示1 m3水量)，由此可以得到用水量。此時將累計用水量加1，并存入到e2prom中.

      sle 4442卡主要包括三個存儲器：256×8位e2prom型主存儲器(地址0～31為保護數據區、32～255后24字節為應用數據區，該區數據讀寫不受限制，擦除和寫入受加密存儲器數據校驗結果影響)、32×1位prom型保護存儲器(一次性編程以保護主存儲器保護數據區，防止一些固定的標識參數被改動，保護存儲器同樣受加密存儲器數據校驗結果的影響)、4×8位e2prom型加密存儲器。http://zl1688.51dzw.com

      本文討論了以msp430單片機為控制核心的ic卡智能水表控制器的設計方案，該控制器具有水量計量、換算充值、各種異常的檢查等功能，并帶有rf和m-bus抄表的擴展接口。該系統實現了用水收費的電子化和智能化，改變了先用水后收費的不合理狀況，促進了用水計量、收費的科學化管理。該裝置具有操作簡單、低功耗、方便、可靠等特點，具有良好的推廣使用前景。

來源：21ic