基于LSD4F8108的IC卡智能水表设计

　　0　引言

　　智能IC卡预付费水表采用低功耗、高性能单片微机处理器,配以家用冷水基表,采用干簧管脉冲计数方式自动计量用户用水量,实现“先付费、后用水”的预付费控制功能。该仪表采用一户一表一卡,凭卡用水,卡中数据输人表中,水表自动开阀供水,用完后自动关阀断水,必须重新购水,方能重新用水。智能水表可以提高管理效率,有效防止欠费,避免上门抄表,实现节约用水。

　　1　智能卡水表的工作原理

　　采用内部存储器实现数据保存功能,即使在掉电的情况下,上电后数据也能自动恢复;采用电池管理功能:当电源欠压时、提示报警,更换电池,当电压更低时阀门关断,直到系统电源恢复正常后自动打开阀门。管理部门可根据卡来管理用户小区的水表日常维护,如更换表、解除故障、设置表内参数(脉冲常数、最低用量、最大用量)预装水量用于调试水量等。具有当阀门异常时(如内漏)仍能计量,并在用户购水充值时扣除这部分用量。采用故障自检功能:并用蜂鸣器实现各种状态、故障等报警提示功能,如插卡、故障报警等。用硬件密码或特定的清除卡来清除表中数据。智能卡水表是一种内嵌预收费系统的智能型水表,它以IC卡安全技术为核心,配以自动保护及信息加密功能。IC卡水表采用电池供电,水表的水量等重要参数均存储在E2PROM芯片内,其数据可保存10年以上。此外,对IC卡及卡表内的信息进行加密,使系统不易被仿制和非法使用, IC智能卡预付费水表系统图如图1所示。该系统主要有以下部分组成:CPU单元、LCD显示、干簧管流量双脉冲、阀门控制电路、IC卡电路、电源检测电路、故障报警。

　　用IC卡实现表内数据与管理系统实现数据双向交换,当用户购水后, IC卡能够自动将水表结余水量与本次购水量进行累计并液晶显示、水费计算与管理(报警金额、基础水量、计划水量),实现供、停水的控制功能、也进行价格充值。当用户将购得的水卡(IC卡)刷入水表时,表内系统在确认该卡有效后,自动打开阀门,进行正常供水。若允许用户透支,则刷卡恢复用水直至使用完透支水量后才关阀。用户每次将购水刷卡入表后,水表LCD显示剩余水量,并将剩余水量等用水信息以及水表的状态信息返写到购水卡中,以供售水管理系统入库、查询。

　　2　IC卡智能水表系统的总体设计

　　2. 1　电源管理

　　采用3.6V标称容量:1.9Ah(放电电流:1mA,终止电压: 2. 0 V);最大恒向电流: 1 A;最大脉冲电流:1·5 A的电池对系统供电,当电池电压<3 V使得系统处于静态时,其电流<5μA时,利用MCU内的比较器,以中断方式唤醒单片机,及时关闭水表阀门并保存相应数据,提示用户更换电池,低于2. 7 V关阀。并以LCD显示, IC卡接口电路等的供电在需要操作时才打开,以减小不必要的电流损失。