非接觸式Mifarel卡預付費智能水表設計

2．5 閥門控制電路
本設計采用小功率電機通過減速直接驅動球閥開閉。其優點是結構相對簡單，水阻小。缺點是球閥的球環加工精度要求高，使用一段時間后由于水垢或微顆粒等會使轉動阻力增大。設計中采用每月定時開關閥門幾次來解決這一問題。閥門控制電路圖5所示。

3 軟件設計
M1卡智能水表軟件采用了模塊化設計，主控程序包括系統初始化、狀態判斷、流量脈沖和用水量處理、報警提示和功耗模式處理等，其中的關鍵是計費處理部分和看門狗的初始化。系統初始化包括對MSP430F4l3的堆棧、端口、中斷、LCD控制寄存器的設置，系統初始化以后，進入低功耗模式，直到有中斷源將其喚醒，再進入相應中斷服務程序。功能子程序包括：M1卡的讀寫模塊(包括M1卡有效性判斷讀／寫及M1卡的解密與加密)、計費處理模塊(包括階梯水價段計費判斷及處理)及閥門控制模塊等。系統程序流程圖如圖6所示。(由于篇幅有限，程序代碼略――編者注)

4 技術指標
電源：DC3．6 V ER一18505鋰電池，壽命≥6年。
靜態功耗：水表控制器，10μW。
靜態電流≤25μA，開關閥電流≤180 mA。
M1卡讀寫次數≥1萬次。
電機閥響應時間≤4 s。
與基表顯示誤差：±0．01 m3。
使用水溫：一4～42℃。
環境濕度≤96％。

5 系統主要功能
M1卡預付費智能水表，除集預付費、階梯水價計費、故障檢測等功能于一體外，還兼具以下特殊功能：
①電池欠壓提示功能。當電池電量低于2．7 V時，水表將自動關閥，以提醒用戶更換電池；同時將剩余水量和實際用水量的記錄數據鎖定，刷“用戶卡”后仍可開閥使用，十天后關閥且不可再用卡開閥。更換新電池后，原用水信息數據不變。
②防非法竊水功能。在強磁干擾情況下，水表將自動關閥；同時水表將各種干擾狀態記錄在案。水表設有防拆裝置，當遇到自行拆裝的情況時，水表將進入鎖定狀態。
③查詢功能。為了便于用戶及時掌握用水情況，在使用過程中可隨時查看“累積用量”、“剩余量”、“單價”、“當月用量”。
④自動告警功能。當剩余水量小于設置的報警量時，水表將自動關閥，提醒用戶購水。
⑤透支功能。當剩余水量用至設置的透支量時，水表將自動關閥，切斷水源；此時，只有將“用戶卡”重新充值購水，才可使水表閥門開啟。
⑥閥門防銹設計。每個月的7號、14號、21號、28號凌晨3點左右會自動開關閥1次，且并未將閥門完全關死，防止閥門銹死的同時達到激活電池的目的。

結 論
本文設計的智能M1卡水表已經研制成功并應用于華中科技大學喻圓小區新建一期工程且通過驗收。該智能水表集預付費、階梯水價計費、故障檢測等功能于一體，具有讀數清晰、計量準確、管理控制方便等特點，適合與智能樓宇系統配套，實現集中抄表和遠程控制，可廣泛應用于住宅小區、學校、工廠等水表集抄場所。此外水表內部具有用水的價格參數(如當前單價、階梯水價等)和準確的實時時鐘(用作復費率核算的時間標準)，更重要的一點是充值是按金額為單位，而不是按水量來充的，避免了充值時存在互相轉換和找零的麻煩，有效地提高了居民用水計量收費管理的現代化水平，在實際應用中取得了良好效果。