基于單片機(jī)的TM卡水表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1 引言

　　隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,資源短缺現(xiàn)象日益嚴(yán)重,尤其是與人類生存息息相關(guān)的水資源。隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,實(shí)現(xiàn)自來水收費(fèi)管理的電子化、信息化及網(wǎng)絡(luò)化已成為可能。水表系統(tǒng)的智能化可以大大提高供水管理部門的工作效率,節(jié)約費(fèi)用,用以改善供水設(shè)施,提高居民飲用水質(zhì)量。本文以一種智能卡式水表控制系統(tǒng)為研究對象,它結(jié)合了控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多方面技術(shù),是一種跨專業(yè)的電子信息化系統(tǒng)。

　　2 智能水表控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　智能水表控制系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)水表的自動(dòng)計(jì)量水流量、讀寫TM卡、控制閥門、顯示報(bào)警等功能。控制系統(tǒng)電路由低功耗單片機(jī)、流量計(jì)、E2PROM存儲(chǔ)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(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

　　圖1 智能水表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

　　當(dāng)用戶將含有購水量等信息的TM卡插入水表上卡座內(nèi)時(shí),控制閥在電控系統(tǒng)控制下開通供水通道。用戶每用一個(gè)計(jì)量單位（10升）,計(jì)量電路便發(fā)出一組計(jì)量脈沖序列,該脈沖序列如經(jīng)電控系統(tǒng)判定為有效,即可從已購水量中減去一個(gè)計(jì)量單位。當(dāng)剩余水量達(dá)到報(bào)警值時(shí),液晶漢字顯示“請購水”;當(dāng)水量為零時(shí),控制閥自動(dòng)關(guān)閉,水路即被切斷,此時(shí)用戶須重新持卡購水。在正常情況下,控制閥處于接通狀態(tài),只有當(dāng)特殊事件發(fā)生時(shí)控制閥才從接通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。

　　3 智能水表控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　TM卡水表控制系統(tǒng)由低功耗單片機(jī)、流量計(jì)量電路、E2PROM存儲(chǔ)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(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等組成。

　　1、單片機(jī)

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

　　2、E2PROM存儲(chǔ)電路

　　在智能卡水表控制系統(tǒng)中,信息的存儲(chǔ)是非常重要的方面。因此,在本控制系統(tǒng)中,存儲(chǔ)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(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,使用方便。用來存儲(chǔ)總購水量、總用水量、上次購水量、卡號(hào)、水表狀態(tài)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(xié)議通訊,所有的讀寫操作均經(jīng)一信號(hào)線（總線）和地線完成,所以讀寫電路極簡單。在次不做詳細(xì)闡述。