MLF-100流量计配套卡控仪

　　0 前 言

　　随着人们环保意识的提高与计量制度的改革，I C 卡计费系统与日俱增。对于新建工程来说，可以选用带有I C卡功能的仪表，然而已使用了不带预付费功能的流量计测控系统，由于经济及技术原因很难替换所有仪表。本文在不破坏原系统的基础上，为某供热单位所使用的MLF-100超声波流量计设计了配套的卡控仪。

　　1 系统总体构成

　　如图1，系统由MSP430F249单片机、MLF-100超声波流量计、键盘、液晶、电控阀和I C 卡接口等部分组成。单片机通过串口1 读取流量计数据，进行IC 卡扣费、流量累积与阀门控制功能，并将I C 卡余量、瞬时、累积流量和热量等运行参数通过串口2 上传给上位机。为方便和其他系统连接，采用了MODBUS-RTU 通讯协议。另外，系统可由电池供电，通过单片机的AD 模块监控电源电压，当发生欠压故障时及时发出报警。

　　2 系统硬件

　　2.1 MLF-100超声波流量计

　　MLF-100是一款时差式超声波流量计，支持RS485串行协议，有8 种命令，数据格式为ASCII 字符。主机访问仪表命令格式是“*+ 从站号+ 令”。本设计涉及命令：命令0 ——瞬时、累积流量，命令7 ——瞬时、累积热量。仪表返回格式：1字节命令+1字节符号+瞬时值(8字节，2位小数)+累积值(12字节，3位小数)+2字节校验码(前22字节求和)。

　　2.2 单片机

　　MSP430F249 是一款高集成低功耗单片机，具有64KRom、2K Ram、12位AD、两个16位定时/计数器、双UART接口、端口中断等功能，且自带看门狗、256 字节FLASH 信息区，具有ACK、MCLK、SMCLK和内部DCO等多个时钟源和多种运行模式。为保证系统具有较低的功耗，本设计中采用外部LFTX 32kHz 低频晶振作为主副时钟，利用端口中断功能识别键盘操作、IC 卡插入等操作，利用内部FLASH 存储通讯、欠压阈值等仪表参数。

　　2.3 IC卡接口电路

　　如图2 采用了上海贝岭BL7442 卡。此卡兼容西门子SLE4442卡，支持 I2C通讯方式，有I/O、CLK、RST等管脚，接入单片机的P2.0-P2.2管脚。每个控制管脚都有10kΩ上拉电阻，保证线路保持确定的电平，以增强系统的抗干扰性能。开关K 1 实现插卡自动识别功能，即当卡片插入时P2.3 管脚将由高电平转为低电平，从而引导单片机进入IC卡操作程序。

　　2.4 阀门控制电路

　　当IC 卡余额不足时，将会产生关阀指令，一般通过继电器驱动电磁阀，但继电器和电磁阀都属于电感器件，会产生较大的干扰，引起系统复位或死机。如图3，本设计采用光电耦合器TLP521进行了驱动隔离，VDD和VCC1的地线相互独立，二极管D1 起到快速释放感应电压的作用，有效抑制继电器对系统的干扰。