射频卡智能水表的研制

　　0　引言

　　目前,供水部门水费的征收仍采用人工上门抄表收费的传统方式,已不能适应快节奏的现代生活。为解决水费征收效率低、群众意见大的实际情况,我们研制了预付费的射频卡智能水表。这种水表采用IT公司的单片机MSP430F413芯片,具有自动计数、自动供水断水、自动保存数据、自动报警、使用寿命长等特点。

　　1　系统硬件设计

　　图1是系统的硬件原理框图,主要包括MSP430F413单片机、射频卡读写电路、阀门执行电路、LCD显示电路、电源电路和水脉冲检测电路等。

　　1.1　MSP430单片机

　　MSP430系列是美国德州仪器公司生产的一种特低功耗的Flash微控制器,有“绿色微控制器”称号,其技术特征代表了单片机的发展方向。MSP430F413单片机是TI针对电子式流量与旋转运动检测开发的专用MCU芯片,它将超低功耗MCU和液晶显示LCD驱动模块完美地结合为一体,其超低功耗结构和流量检测模块不仅延长了电池的寿命,同时还提高了仪表的精度与性能。

　　1.2　射频卡读写电路

　　射频卡读写电路由射频卡和读/写基站芯片两部分组成。射频卡选用的是TEMIC的E5560芯片,读/写基站芯片选用的是Atmel公司的U2270B芯片,它们可以在5cm的距离内通过频率为125Hz的载波互相通信,如图2所示。

　　U2270B支持两种供电方式。一种为+5V直流电源供电,另一种为汽车用+12V。这里选用的电池供电工作电压是+5V,电路图如图3所示。

　　由E5560组成的射频卡电路由E5560芯片、电感线圈和电容组成,RF工作频率为125kHz。使用时,E5560通过外接的LC回路接收来自读/写基站的RF信号,经过芯片内部的电源电路处理为芯片提供电源。通过芯片内部的阻尼负载,片内EEPROM中的数据被读入读/写基站,并以一个特殊的方式中断RF场,使读/写基站可将数据写入片内EEPROM中。EEPROM用来储存用户ID、卡类型、卡状态、表号、充水水量、密码、累计水量、剩余水量和充水次数等信息。

　　读卡时,E5560发送数据给MCU。由于E5560并不保证其发送数据的可靠性,所以通过多次读取比较来保证数据的正确性。

　　写卡时,MCU发送数据给E5560,可以通过设置奇偶校验位来保证数据可靠性。

　　1.3　阀门执行电路

　　它可用步进电机、直流电机、电磁阀等加上驱动电路来实现。用直流电机控制水龙头阀门的开和关,通过堵转电流判断电机是否已到位,堵转电流大小的判定是通过比较器A来完成的。平时监测电压CA0小于参考电压CA1,当阀门到位时会产生较大的堵转电流,从而监测电压会大于参考电压。

　　1.4　其它电路