1非接触式IC卡工业水表及其售水系统的设计与实现

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1、非接触式IC卡工业水表及其售水系统的设计与实现周海发，蒋建武(参赛编号:C10075)摘要：本文以FreescaleMC9S08GB32和MC68HC908JL8单片机为实现载体，提出了一种非接触式IC卡工业水表及其售水系统的设计方案。系统包含了非接触式IC卡读写卡器、售水系统软件、非接触式IC卡工业水表三个部分。文章主要阐述工业水表部分的功能、硬件设计和软件设计，对其中的关键实现技术进行了深入分析。同时，文章也对读写卡器及售水系统软件的设计思想进行简要介绍。关键词：非接触式IC卡，MC9S08GB32，MC68HC908JL8，刷卡机，基表1引言近几年，智能

2、IC卡的应用在我国已经十分普遍。在水表行业中，机械式工业水表已逐渐被嵌入式IC卡智能水表所取代。后者的出现，促进了水资源管理部门对水资源的科学管理，同时提高了工业用户对水资源的利用率。非接触式IC卡工业水表，改革传统抄表与收费问题，改用非接触式IC卡实现预付费，完成“先付费再用水”和持卡消费的先进模式，减少劳动强度，节约劳动力；水量记录、计费由计算机完成，准确、可靠、及时；鼓励用户节约用水。此外该款工业水表更具有自己的特点和优势，弥补当前因工业水表少而带来的功能不健全，系统不稳定等弱点。随着社会发展的需求，工业水表的智能化程度还将会有更大的提高。2设计概述非接

3、触式IC卡工业水表包含两块设备。一块连接水管并埋入地下，另一块放置于操作台上，两者通过串行线相连。系统中定义地下部分为“基表”，而与其相连的操作设备为“刷卡机”。基表负责记录、计算用水水量，刷卡机负责信息查看，两者共同完成用户的购水操作。12.1基表刷卡操作检读键操作MC9S08GB32电源及反馈模块发射天线操作刷卡机串行通信模块通信握手操作图2工业水表――刷卡机功能框图基表记录用户剩余水量、报警水量、透支水量，这些水量信息会随着用户用水情况实时更新；同时，再结合系统工作情况共同控制送水阀门的开、关操作；基表定时更新记录在FLASH中的水量信息。图1给出了基表

4、的功能框图。2.2刷卡机刷卡机，与售水系统、读写卡器一起提供刷卡使能；它的LCD显示用户的剩余水量和系统当前的工作情况；刷卡机的电源模块同时给基表与自身供电。图2给出了刷卡机的功能框图。2.3读写卡器与售水系统软件读写卡器与售水系统软件提供给水资源管理部门使用。用户开户、购水、注销帐号等操作由售水系统完成，同时售水系统软件提供了日、月、年报表以及一些特殊功能，比如用户刷卡操作冷、热复位操作MC68HCS08JL8电源及反馈模块时钟模块串行通信模块基表水量记录阀门驱动及反馈模块水量计算图1工业水表――基表功能框图过户；软件系统的维护可以在本地计算机完成。系统内有

5、多个数据库，记录用户相关信息。系统工作原理是：用户先到水资源管理部门购买非接触式IC卡并开户或者持原有卡购水；售水系统将相应信息写入IC卡；用户在刷卡机上刷卡，并与基表一起完成用户身份的2核对，成功后将购买水量累加到水表的剩余水量，作为新的用户可用水量。用户用水过程中，卡内剩余水量会相应减少；当降到报警水量时（由用户与水资源管理部门商定），系统会报警，提示水量不足；继续使用到透支水量（同样由用户与水资源管理部门商定），系统会自动关闭阀门，停止供水。系统在遇到因客户操作不当而导致的错误的时候，会给出错误操作提示，必要时候会关闭阀门。如此可以同时保证客户与水资源管

6、理部门的利益不受到侵犯。3刷卡机与基表针对图1和图2的系统功能框图，以下从软、硬件上讲述刷卡机与基表的各个模块或部分的细节。3.1硬件设计3.1.1刷卡机（见图3）。(1)稳压电源电路：该模块直接与220V交流连接。作为水表的电源供给模块，不仅直LCD电源LED蜂鸣器稳压电源电路MC9S08GB32MCU驱动电路串行通信电路IC卡接口电路IC卡读写卡模块图3刷卡机电路描述图接给刷卡机供电，还为基本部分的电池充电。针对220V的市电掉电，刷卡机部分提供了报警与故障提示。电压转换器和电池的输出电压均为12V，电路中标准电压为3.3V和5V，为得到系统工作的稳定电源

7、，模块中使用了两套精确的稳压电源计算电路；此外，考虑到刷卡、错误指示灯、显示、报警等大功耗元件重叠工作带来的大电流，电路在这方面作了充分的考3虑，或者分时操作，或者限制连续的无意义操作，并最终有效地避免了个别元件满负载工作。(2)汉字点阵LCD：122×32点阵液晶显示屏，分为上下两行。(3)IC卡读写卡模块：见4.2。(4)MCU：微处理器选用Freescale刚刚推出的8位MCUMC9S08GB32，该芯片性能与16位MCU相当。正常工作电压时，CPU速率和总线速率最高分别可达40MHz与20MHz；RAM和FLASH分别为2K和32K；最多可大56个通用

8、I/O口；采用"零元件"设计实现MCU