摘要: 隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，金卡工程的全面實(shí)施，自來水收費(fèi)管理也必將朝著電子化、信息化方向發(fā)展。本文以TM卡式智能水表控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，詳細(xì)論述了TM卡水表的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)地介紹了基于單片機(jī)的TM卡水表控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)，采用軟硬件結(jié)合的技術(shù)，提出了系統(tǒng)的抗干擾措施。
關(guān)鍵字: 水表；控制系統(tǒng)；單片機(jī)；
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(duì)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(cè)電路、電壓檢測(cè)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(qǐng)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(cè)電路、電壓檢測(cè)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(jiǎn)單。在次不做詳細(xì)闡述。
4、LCD顯示控制電路
LCD驅(qū)動(dòng)器采用HT1621，它是128點(diǎn)、內(nèi)存映象和多功能的LCD驅(qū)動(dòng)器，特有的軟件配置特性使它適用于多種LCD應(yīng)用場(chǎng)合，用于連接主控制器和HT1621的管腳只有4或5條。在本設(shè)計(jì)中，采用電阻和PNP三極管來控制HT1621的電源，降低功耗，延長LCD的使用壽命。LCD平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)有TM卡插入、并確認(rèn)有效卡或有其它狀況時(shí)，LCD開啟并顯示本次購水、已用水量、可用水量、閥門狀態(tài)等信息。
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