基于SAM模塊的CPU型IC卡燃氣表的設計

3.5 看門狗電路

　　在有大容量電容的供電電路中,電源充放電速度緩慢,普通的RC復位電路經常不能產生正確的復位。在用戶的正常使用過程中,更不允許燃氣表死機的情況出現。為此采用74HC14設計了兼有上電復位、看門狗、低功耗低成本的振蕩器型的復位、監控電路(低成本看門狗電路),如圖4所示。圖中,30kΩ電阻配合104電容及二極管,組成RC上電復位;在3V工作電壓時,該看門狗清除時間間隔必須小于0.9秒。本設計的燃氣表中,CPU每0.5秒喚醒1次,以檢測并累計燃氣脈沖,同時發出高電平寬度為20μs的清狗脈沖。另外,74HC14的其他門還用于燃氣脈沖的整型電路和IC卡座時鐘線的隔離電路中。

3.6 控制閥驅動電路

　　燃氣閥門采用了專門設計的低功耗自保持閥門,只有在開關過程中耗電,平常不耗電。電磁閥驅動電路如圖5所示。開關電壓最低要求2.5V,開閥時最大電流約120mA,最大時間2秒;關閥時消耗電流最大為100mA,最大時間1秒。開閥有到位檢測開關,如果開閥超時,則CPU發出閥門故障報警信號,同時關閉閥門。閥門驅動電路采用了0.22ΩF/5.5V電容的單獨供電電源VDD(見圖3),以保障開關閥門成功。

3.7 IC卡接口電路

　　IC卡接口直接執行人機交互,最有可能受到有意或無意的損壞,最常見的現象是短路、高壓串入,因此接口電路必須具備完善的保護功能。IC卡座及保護電路如圖6所示。CPU發現IC SWITCH為低電平后,知道有卡插入,則啟動3.58MHz晶體振蕩,輸出-IC PWR CTRL低電平,給卡座供電,隨后經過5ms延時再從IC VCC端檢查卡座的電源是否準確。這可以用單片機的A/D轉換器檢測,如果電壓太低,立即關閉供電放棄讀卡。每一根信號線上具有由正溫度系數熱敏電阻(MZ12A-75S102M008,阻值為1000Ω,動作電流16mA)和嵌位二極管(1N4148)構成的限流限壓保護電路,以防止外部高壓串入。因電源線上阻值不能太大,熱敏電阻要單獨選取,故選擇MZ12A-3R5N010(阻值為3.5Ω,動作電流200mA)。

3.8 開蓋檢測電路

　　如圖7所示,S1是一個簧片,在燃氣表出廠表殼蓋上時是閉合的,當燃氣表被打開表蓋時,S1斷開。圖7中左、右2個電路雖然都能檢測到開蓋,即開蓋時“開蓋檢測”端子都有電平變化,但左邊電路的功耗明顯比右邊電路的功耗大。首先,由于CPU的輸入管腳允許有最大3μA的漏電流,200kΩ的電阻不能再增大阻值,否則會影響高低電平的判斷。設VCC=3V,左邊的靜態電流為3V/200kΩ=15μA,右邊的靜態電流為3V/1MΩ=3μA,其電流是前者的1/5,故本設計采用右邊的電路。CPU在每0.5秒喚醒時間內檢測“開蓋檢測”端子,一旦發現開蓋,將關閉閥門、報警、并記錄一次開蓋事件到SAM模塊中。