I2C总线在非接触式IC卡水表中的应用研究

    0 前言

    非接触IC卡水表的结构（见图1）为非接触IC卡水表总体结构,它可分为两部分：①脉冲式水表基表；②由单片机组成的控制部分,用于供水管线中用水量的管理。非接触IC卡水表的单片机控制部分采用3.6V里电池供电,直接与脉冲式水表连接, 可通过非接触IC卡对脉冲式水表进行充值,开阀,关阀等参数设置,实现数据的无线通讯。

    1 系统主要功能

    供电方式：采用两节3.6V里电池。

    供电电流：低功耗状态为20uA,工作状态为12.5mA非接触IC卡采用非接触式逻辑加密卡片S50

    卡片设置：采用一表一卡,功能卡通用。

    卡片功能：A充值功能(充值范围：0-9999立方米)。B参数设置(1、通信地址,2、卡号,3、剩余水量,4、总用水量,5、剩余水量报警,6、立方米/脉冲)。C开关阀控制(1、开阀,2、关阀)

    显示功能：A、开关阀显示(汉字显示：开阀,关阀)。B、剩余水量显示(数字显示：0-999999.99立方米)。C、总用水量显示(数字显示：-99999999立方米)。D、参数设置显示(符号提示：显示+参数显示)。E、报警显示(数字显示+闪烁)。

    2 I²C总线的工作原理

    串行数据线（SDA）与串行时钟线（SCL）构成了I²C总线。I²C总线上可以接若干个单片微机和外围器件，每一个器件可由一个唯一的地址而确定。I²C总线上不论任何器件都能作为发送器或接收器工作。发送或接收取决于器件功能或软件设置。I²C总线上主器件是在时钟线上产生时钟脉冲，在数据线上产生寻址信号、开始条件、停止条件，建立数据传输的器件，任何被寻址选中的器件都被看成从器件。

    在I²C总线的工作过程中，数据线上的信息通常是成组的双向传送。通信开始时，若总线空闲，主器件产生通信的开始条件（在SCL高电平时，SDA产生负跳变）。通信结束，主器件产生一个通信结束条件（在SCL高电平时，产生正跳变），停止工作并释放总线。起/停条件总是由主机产生，一旦开始，总线被认为是忙态。停止后，总线又处于闲态。通信中，CPU只对相关的特殊功能寄存器进行操作，数据的移位、发送或接收以及总线的忙/闲状态检测都由I²C接口硬件完成。

    3 I²C总线的硬件实现

    非接触IC卡水表的硬件结构见图1, 非接触IC卡水表的MCU使用PHILIPS公司51系列中的P89LPC931型,通过PHILIPS公司MF RC552芯片对非接触IC卡进行读写,通过PHILIPS公司的液晶驱动芯片8576D进行显示和简易键盘,用户可以查看到水表的数据及参数并设定,并通过脉冲式水表进行流量统计,通过电机阀对管道进行开阀,关阀控制。