基于單片機的TM卡水表控制系統設計

　1 引言

　　隨著社會科學技術的高速發展,資源短缺現象日益嚴重,尤其是與人類生存息息相關的水資源。隨著我國信息產業的飛速發展,實現自來水收費管理的電子化、信息化及網絡化已成為可能。水表系統的智能化可以大大提高供水管理部門的工作效率,節約費用,用以改善供水設施,提高居民飲用水質量。本文以一種智能卡式水表控制系統為研究對象,它結合了控制技術、計算機技術等多方面技術,是一種跨專業的電子信息化系統。

　　2 智能水表控制系統的總體結構

　　智能水表控制系統具體實現水表的自動計量水流量、讀寫TM卡、控制閥門、顯示報警等功能。控制系統電路由低功耗單片機、流量計、E2PROM存儲電路、TM卡讀寫電路、LCD顯示控制電路、閥門控制檢測電路、電壓檢測電路等組成。結構原理如圖1所示。

　　圖1 智能水表控制系統結構原理

　　當用戶將含有購水量等信息的TM卡插入水表上卡座內時,控制閥在電控系統控制下開通供水通道。用戶每用一個計量單位（10升）,計量電路便發出一組計量脈沖序列,該脈沖序列如經電控系統判定為有效,即可從已購水量中減去一個計量單位。當剩余水量達到報警值時,液晶漢字顯示“請購水”;當水量為零時,控制閥自動關閉,水路即被切斷,此時用戶須重新持卡購水。在正常情況下,控制閥處于接通狀態,只有當特殊事件發生時控制閥才從接通狀態變為關閉狀態。

　　3 智能水表控制系統的硬件設計

　　TM卡水表控制系統由低功耗單片機、流量計量電路、E2PROM存儲電路、TM卡讀寫電路、LCD顯示控制電路、閥門控制檢測電路、電壓檢測電路、實時時鐘電路等組成。

　　1、單片機

　　作為TM卡水表控制系統核心部件的微控制器采用PHILIPS 51LPC系列中的P87LPC764單片機。這種單片機運行速度快、編程靈活、低功耗,自帶4K字節OTP程序存儲器、128字節的RAM,32字節用戶代碼區可用來存放序列碼及設置參數,并且具有豐富的I/O功能和較強的中斷能力,能夠很好地滿足TM卡水表控制系統高集成度、低成本、低功耗的要求。

　　2、E2PROM存儲電路

　　在智能卡水表控制系統中,信息的存儲是非常重要的方面。因此,在本控制系統中,存儲器采用2K容量的串行CMOS E2PROM--CAT24WC02,它是低電壓（1.8～6V）、低功耗、長壽命（一百萬次編程和擦除周期）的器件,采用I2C總線數據傳輸協議,使用方便。用來存儲總購水量、總用水量、上次購水量、卡號、水表狀態等信息。接口電路如圖2所示。

　　圖2 I2C器件接口電路

　　3、TM卡讀寫電路

　　信息的載體--TM卡,采用單總線協議通訊,所有的讀寫操作均經一信號線（總線）和地線完成,所以讀寫電路極簡單。在次不做詳細闡述。