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时间:2017-12-29
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1、IC卡智能煤气表芯片技术 摘要:本课题对智能IC卡燃气表控制装置的组成、功能及技术要求进行了理论上的分析和技术上的应用研究。设计依据低成本,高可靠性的原则完成了以下工作:(1)用功耗低、价格便宜的PIC系列单片机作为控制装置的核心,控制装置的硬件电路实现了脉冲采集、数据存储、电机阀驱动控制、IC卡读写、电源检测以及声音报警和LCD液晶显示等功能。(2)软件设计中均采用模块化设计结构,完成了燃气表的计费功能以及故障的查询和处理。关键词:IC卡技术;燃气表;电机阀;PIC16C62B单片机中图分类号:TU996.2文献标识码:A文章编号:SLE4442是由德
2、国西门子(SIEMENS)公司设计的逻辑加密存储卡。它具有2K位的存储容量和完全独立的可编程加密代码存储器(PSC)。内部电压提升电路保证了芯片能够以单+5V电压供电,较大的存储容量能够满足通常应用领域的各种要求。1.1芯片特点(1)用多存储器结构。(2)72线连接协议,串行接口满足ISO7816同步传送协议。(3)芯片采用NMOS工艺技术,每字节的擦除/写入编程时间为2.5ms。(4)存储器具有至少104次的擦除/写入周期,数据保持时间至少10年。1.2SLE4442工作原理内含256字节主存储器(E2PROM)和32位保护存储器(PROM)。主存按字节
3、擦写,擦除是把某字节的8位全置为1。每次擦或写的最短时间各为2.5ms。主存储器低32字节通过32位保护存储器中写入相应的位得到保护。保护位使主存储器相应地址的字节数据不会改变。主存储器和保护存储器在通常情况下能擦、能写、能读,是串行输入/输出2K的E2PROM。除了存储器外,保密逻辑控制整个存储器的擦写功能。SLE4442卡有四个字节保密存储器,其中0字节为错误计数器(EC),1-3字节为密码(PSC)。上电后,除了PSC以外整个存储器只能读,不能擦写,只有在密码校验正确时才能擦写。若连续二次密码校验错误则卡自毁,再也不能擦写了。7上电以后,由单片机给R
4、ST端发送一个正脉冲,在RST=1期间CLK产生一个上升沿,则启动了复位和应答复位。随后连续的32个CLK依次在I/O线读出四个字节的标头数据。标头数据包含了各种出厂信息。复位和应答复位是卡操作前所必须编程时要准确计算。执行完复位和应答复位,就可以发出控制命令了。SLE4442共有7条控制命令,每条命令由三个字节组成,B字节(为命令)先输入,再输入A字节(地址),D字节(数据)最后输入。每字节低位(LSB)在先,高位(MSB)在后。输入数据是在CLK的上升沿进行。时钟CLK的频率也在7至50KHz之间。对IC卡的加密操作要比存储器卡复杂得多。每条命令如下:
5、1.读取主存储器2.读保护存储器3.写主存储器4.写保护存储器5.读密码存储器6.修改密码7.密码校验2装置的硬件电路及其实现智能IC卡燃气表的控制系统电路由低功耗单片机、E2PROM存储电路、LCD液晶显示、电源电压检测电路、电机阀的控制及声音报警电路、IC卡读写控制电路等组成。2.1单片机的选取PIC16C62B单片机具有2K*14字节程序存储器,128*8字节的数据存储器,在本系统中,7PIC16C62B单片机通过RB2,RB3口对IC卡进行读写操作,以I2C总线方式利用RC0,RC1口与存储器24WC02进行数据通讯,并通过RC5,RC6口对电源电
6、压进行检测,RB6,RB7,RC7口控制电机阀的动作,RC2,RC3,RC4口驱动液晶显示模块,RB5口检测卡短路,RB4口为卡上下电控制,RA0,RA1口作为脉冲输入端,RA5口驱动蜂鸣器报警。2.2电机阀驱动电路初始状态时RB6,RB7均为低电平,即开关三极管T1,T4的基极均为低电平,此时T2,T3,T5,T6均不导通。当RB6输出高电平,RB7保持低电平时,即T1,T6的基极变为高电平时,T1,T6饱和导通,T2导通,FAMEN1输出高电平,而T3,T4,T5不导通,FAMEN2输出低电平,VFAMEN1大于VFAMEN2,阀门保持关闭状态。由于电
7、路结构对称,要求打开阀门时只要当RB7输出高电平,RB6保持低电平的操作即可。然而驱动电路的电源是由PIC16C62B单片机的RC7口控制,当RC7输出高电平时,二极管T10导通,FMVCC为高电平,提供给阀门正常动作的电源。当RC7输出低电平时,FMVCC为低电平,阀门的驱动电路的失去供电电源,此时阀门不能动作。2.3存储器接口电路7在IC卡燃气表的设计过程中,瞬间掉电时对数据的存储是一个必须解决的大问题,本装置采用了一块8脚的、体积很小的串行非易失性存储器CSI24WC02(EEPROM)作为外部数据存储,CSI24WC02是一个2K位的支持I2C总线
8、数据传送协议的串行CMOS的E2PROM,可用电擦除,擦写次数可达
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