非接触式ic卡智能热能表的研制

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1、非接触式IC卡智能热能表的研制摘要：本文介绍了非接触式IC卡智能热表组成和工作原理，给出了一种基于MSP430F413单片机的热能表设计方案，同时对设计使用中的一些问题进行了讨论，并提出了解决办法。关键词：非接触IC卡；MSP430F413；热能表；传感器Developmentofnon-contact-typeICCardOperatedHeatEnergyMeterAbstract:Thepaperintroducesnon-contact-typeICcardoperatedheatenergymeterbasedonMSP430F13

2、.Thestructureofthesystemanditsimplementationarealsoproposed.Keywords:non-contact-typeICcard;MSP430F413;heatenergymeter;sensor1引言随着供暖制度的革，原来的供暖由按面积收费改为按所用热量收费。IC卡热能表系统，不但实现了收费电子化，而且还改变了先用热后收费的不合理状况，使供热部门能预先收取部分费用，有利于公用事业的发展。非接触式IC卡（又称射频卡）是国外近几年发展起来的新技术，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，

3、解决了无源和免接触难题。射频卡无需专门的供电电源；它与读写器间无机械接触，避免了接触故障；它的表面无裸露芯片，可防水，且不易产生静电击穿及弯曲损坏等问题；射频卡使用时没有正反面。本文给出了一种非接触式IC卡智能热能表的设计方案。此方案具有成本低、可靠性高、使用方便、使用寿命长及安全性好等优点。2非接触式IC卡智能热能表设计方案2.1非接触式IC卡智能热能表的功能（1）根据所购热用量，自动执行供、停热。（2）具有自动报警功能（3）可随时提供累计用热量、本月用热量及可用热量（4）可对购热量进行累计（5）具有自动保护功能（6）断电保护功能（7）加密

4、功能2.2非接触式IC卡原理非接触式IC卡[1]系统由读写器和非接触式IC卡两部分组成。应用系统通过读写器对卡进行操作；读卡器通过射频信号同卡进行近距离通讯，并为卡上芯片提供能量；非接触式IC卡响应读写器的指令，并报告处理的结果。非接触式IC卡通过连接IC芯片的线圈在特定交变磁场中耦合获得高压能量，再通过整流得到直流电流，从而得到工作电压及电流。非接触式IC卡的读写器通过发射线圈发射交变强磁场，给予IC卡能量，通过磁场的断、续编码写入数据，并通过线圈感应IC卡发出的磁场阅读IC卡发来的数据；IC卡通过交变磁场获得能量，通过检验磁场的断、续获得

5、读写头写来的数据，并按设定的模式编码、调制，向读写头发出数据。2.3热能表原理一般热能表主要由积分仪、流量计和温度传感器三部分组成。流量计用于计量流过采暖设备的热水体积。温度传感器用于测量进水温度和回水温度。积分仪是热能表的核心，它能够根据流量计提供的热水体积流量和进水、回水温度差等数据计算出消耗的热能。其计算公式如下：-5-Q=CV（t供水-t回水）其中，Q为消耗的热能，单位为kWh；C为水的比热容（C=0.00116kWh/L℃）；V为流过采暖设备的热水体积，单位为L；t供水、t回水为流过采暖设备进水口和回水口的热水温度，单位为℃。从热能

6、表的消耗计算公式可以看出，只要测得采暖设备进水和回水的温差以及流过采暖设备的热水体积就可以计算出消耗的热能。2.4非接触式IC卡智能热能表硬件电路组成及原理根据以上分析，笔者设计了一种非接触式的IC卡智能计费热能表，其组成框图如图1所示。回水进水流量计进水温度传感器回水温度传感器用户A/D转换器驱动交直流电源控制LCD显示射频IC卡读写模块键盘MSP430F413图1非接触式IC卡智能热能表原理图该系统主要由CPU、流量计、进回水温度传感器、阀门、非接触式IC卡的读写模块、显示电路及电源等组成。(1)微处理器是整个智能水表的核心,它担负着信息

7、判断、识别、运算、处理等工作。经过性能、质量、价格的多方对比,微处理器选用TI公司的MSP430F413单片机[2]。该单片机是一种超低功耗Flash型16位RISC指令集单片机，具有丰富的片内外围,工作电压为1.8V～3.6V，内置LCD驱动器24×4段，可以缩小体积、降低成本，它特别适合应用在各种要求低功耗的场所。(2)温度传感器和A/D转换器组成温度采集电路，可测量采暖设备的进回水温度。为了保证测量精度，设计中选用了12位串行A/D转换器ADS7844，理论上，它的温度采集精度可达0.03。(3)流量计用于测量流过取暖设备的热水体积，每

8、流过一定体积的热水，流量计内的干簧管闭合一次就向CPU申请一次中断，CPU用该信号累计流过采暖设备的热水的体积来进行热能计算。(4)显示和键盘电路。在需要时还可通过