非接觸式IC卡工業(yè)水表及其售水系統(tǒng)設計
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近幾年，智能IC 卡的應用在我國已經十分普遍。在水表行業(yè)中，機械式工業(yè)水表已逐漸被嵌入式IC 卡智能水表所取代。后者的出現，促進了水資源管理部門對水資源的科學管理，同時提高了工業(yè)用戶對水資源的利用率。非接觸式IC 卡工業(yè)水表，改革傳統(tǒng)抄表與收費問題，改用非接觸式IC 卡實現預付費，完成“先付費再用水”和持卡消費的先進模式，減少勞動強度，節(jié)約勞動力；水量記錄、計費由計算機完成，準確、可靠、及時；鼓勵用戶節(jié)約用水。此外該款工業(yè)水表更具有自己的特點和優(yōu)勢，彌補當前因工業(yè)水表少而帶來的功能不健全，系統(tǒng)不穩(wěn)定等弱點。隨著社會發(fā)展的需求，工業(yè)水表的智能化程度還將會有更大的提高。
2 設計概述
非接觸式IC 卡工業(yè)水表包含兩塊設備。一塊連接水管并埋入地下，另一塊放置于操作臺上，兩者通過串行線相連。系統(tǒng)中定義地下部分為“基表”，而與其相連的操作設備為“刷卡機”?；碡撠熡涗?、計算用水水量，刷卡機負責信息查看，兩者共同完成用戶的購水操作。
2.1 基表
基表記錄用戶剩余水量、報警水量、透支水量，這些水量信息會隨著用戶用水情況實時更新；同時，再結合系統(tǒng)工作情況共同控制送水閥門的開、關操作；基表定時更新記錄在FLASH 中的水量信息。圖1 給出了基表的功能框圖。
圖1 工業(yè)水表――基表功能框圖
刷卡機，與售水系統(tǒng)、讀寫卡器一起提供刷卡使能；它的LCD 顯示用戶的剩余水量和系統(tǒng)當前的工作情況；刷卡機的電源模塊同時給基表與自身供電。圖2 給出了刷卡機的功能框圖。
圖2 工業(yè)水表――刷卡機功能框圖
讀寫卡器與售水系統(tǒng)軟件提供給水資源管理部門使用。用戶開戶、購水、注銷帳號等操作由售水系統(tǒng)完成，同時售水系統(tǒng)軟件提供了日、月、年報表以及一些特殊功能，比如用戶過戶；軟件系統(tǒng)的維護可以在本地計算機完成。系統(tǒng)內有多個數據庫，記錄用戶相關信息。
系統(tǒng)工作原理是：用戶先到水資源管理部門購買非接觸式IC 卡并開戶或者持原有卡購水；售水系統(tǒng)將相應信息寫入IC 卡；用戶在刷卡機上刷卡，并與基表一起完成用戶身份的核對，成功后將購買水量累加到水表的剩余水量，作為新的用戶可用水量。
用戶用水過程中，卡內剩余水量會相應減少；當降到報警水量時（由用戶與水資源管理部門商定），系統(tǒng)會報警，提示水量不足；繼續(xù)使用到透支水量（同樣由用戶與水資源管理部門商定），系統(tǒng)會自動關閉閥門，停止供水。系統(tǒng)在遇到因客戶操作不當而導致的錯誤的時候，會給出錯誤操作提示，必要時候會關閉閥門。如此可以同時保證客戶與水資源管理部門的利益不受到侵犯。
3 刷卡機與基表
針對圖1 和圖2 的系統(tǒng)功能框圖，以下從軟、硬件上講述刷卡機與基表的各個模塊或部分的細節(jié)。
3.1 硬件設計
3.1.1 刷卡機（見圖3）。
圖3 刷卡機電路描述圖
(2) 漢字點陣LCD：122×32 點陣液晶顯示屏，分為上下兩行。
(3) IC 卡讀寫卡模塊：見4.2。
(4) MCU：微處理器選用Freescale 剛剛推出的8 位MCU MC9S08GB32，該芯片性能與16 位MCU 相當。正常工作電壓時，CPU 速率和總線速率最高分別可達40MHz 與20MHz；RAM 和FLASH 分別為2K和32K；最多可大56個通用I/O口；采用"零元件"設計實現MCU 從"stop"模式的自動激活，從而降低了成本，也使電流降低到0.7mA；具有溫度和電壓補償(典型漂移 2%)的可編程內部時鐘發(fā)生器，能提高通信的可靠性、加快啟動時間和減少系統(tǒng)成本；通過第三代0.25 微米的閃存技術，提供應用程序的重復編寫和數據存儲能力；高度集成了4 個串行通信端口(SCI x 2、SPI、I2C/IIC)、最多8個定時器/PWM、1個8通道的10位A/D轉換器(工作電壓最低為1.8V)。
(5) 蜂鳴器：水表出現故障時報警用。 蜂鳴器相關文章:蜂鳴器原理
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