基于MFRC522的热量表预付费模块设计

　　随着我国科技、经济的发展和国家能源政策的调整，“集中供暖、分户计量”的模式成为城镇供暖系统中的首选模式，因而热量表在供暖系统中得到了广泛的应用。但由于此种模式的热计量收费涉及到千家万户的直接利益，用热情况复杂，从而造成了热力公司收费比较困难。MFRC522是Philips公司最新推出的一款非接触式IC卡读写基站芯片，应用于13.56 MHz的非接触式通信系统中。本文设计的基于MF RC522的热量表预付费模块，是以射频IC卡作为信息的载体来存储所购买热量，热量表读取卡中数据后再把卡中数据清零，实现了“先购热、后用热”的消费模式，为解决供暖收费难、提高居民节约意识和提高资源利用率创造了条件。

　　1 预付费模块组成及工作原理

　　热量表是用于测量并显示水流经热交换系统所释放或吸收能量的仪表，它通过采集入水口、出水口的温度和水的流量，计算出系统所释放的热量。预付费模块就是为实现“先购热、后用热”而设置的，基于MFRC522的预付费模块如图1所示。

　　系统工作原理：当需要读卡操作时，先由按键电路把单片机从低功耗模式唤醒，单片机收到有效读卡信息后打开射频卡读写电路的电源，对进入射频场的IC卡请求应答，当判断有本系统的IC卡后进行通信，读取卡中的热量值，加到热量表原有的热量值中，对所购热值和现有热值进行存储，并把IC卡中的热量值清零，同时在LCD显示器中显示IC卡号、本次购买热量和热量表现有热量等信息。若读取IC卡之前热量表中的热值为0,读取后现有热值大于0,则打开阀门控制电路的电源，执行打开供暖管道进水口的操作，当微处理器检测到阀门有效打开后，关闭阀门控制电路的电源。系统对射频场扫描一段时间后关闭射频读写模块的电源。

　　当热量表中的现有热值等于0 KJ时，系统将打开阀门控制电路的电源，执行关闭供暖管道的进水阀门操作，当微处理器检测到阀门有效关闭后，关闭阀门控制电路的电源。

　　2 硬件设计

　　热量表预付费模块的硬件主要由微处理器、IC卡读写电路、阀门驱动电路和按键及显示电路等组成。

　　2.1 微处理器

　　由于热量表是电池供电的仪器，1块电池需要工作5年以上，这对微处理器的低功耗性能提出严格要求。MSP430F149是TI公司推出的16位超低功耗单片机，其供电电压范围是1.8~3.6 V,在休眠条件下工作电流只有0.8 μA，从休眠方式唤醒只需要6 μs;具有6个数据端口，P1和P2口全部可以做外中断处理，2个串口通信模块，且这两个串口都可以通过软件设置成UART方式或者SPI方式，5种节能模式非常适合用在超低功耗的产品中使用。因此选用MSP430F149作为本系统的微处理器。