基于非接觸式IC卡的智能水控器設(shè)計(jì)

摘要：為適應(yīng)校園智能化管理發(fā)展趨勢，文中介紹了一種基于非接觸式IC卡的智能水控器設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)通過對STC11F16XE單片機(jī)、MF RC500讀卡芯片、雙干簧管傳感器、L9110電機(jī)驅(qū)動芯片等器件的綜合運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)刷卡流水，并能按流量實(shí)時(shí)扣費(fèi)功能，從而有效提高學(xué)生節(jié)水意識。文中重點(diǎn)闡述了該智能水控器的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件思路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方案可行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以滿足計(jì)量準(zhǔn)確要求。
關(guān)鍵詞：非接觸式IC卡；智能水控器；STC單片機(jī)；MF RC500

0 引言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)依賴水資源的程度越來越高，而水資源緊缺卻日益嚴(yán)重。在校園內(nèi)，當(dāng)代學(xué)生又大多數(shù)缺乏獨(dú)立生活的能力，對能源的節(jié)約意識不夠強(qiáng)，常會出現(xiàn)公共用水浪費(fèi)現(xiàn)象。因此如何既能保障學(xué)生的正常用水，同時(shí)又避免不必要的浪費(fèi)，已經(jīng)成為學(xué)校后勤管理服務(wù)所關(guān)注的焦點(diǎn)。本文研究的基于非接觸式IC卡智能水控器既可以有效提高學(xué)生的節(jié)水意識，同時(shí)又能適應(yīng)目前校園智能化管理的發(fā)展趨勢。

1 智能水控器原理
非接觸式IC卡智能水控器以射頻識別技術(shù)為核心，這里非接觸式IC卡采用的是PHILIPS公司的Mifare 1卡。系統(tǒng)工作時(shí)，其智能水控器的內(nèi)部專用讀卡芯片相連的天線線圈會不斷向外發(fā)射一組13．56MHz固定頻率的電磁波，當(dāng)Mifare 1卡靠近時(shí)，卡內(nèi)的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電而產(chǎn)生電荷。當(dāng)電容充電達(dá)到2V時(shí)，該電容就作為電源為卡上的其他電路提供工作電壓，這樣就可將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收水控器的數(shù)據(jù)并保存。
智能水控器應(yīng)用于已采用校園一卡通系統(tǒng)的學(xué)校，安裝在有水龍頭流水的場所。當(dāng)用戶將卡放置到水控器卡感應(yīng)區(qū)，讀卡芯片就會獲取卡上的信息，并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送回單片機(jī)，由單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示用戶余額，再對余額進(jìn)行判斷看是否大于單位扣費(fèi)金額，若余額足夠則控制電磁閥打開，出水，流量傳感器將流經(jīng)的水轉(zhuǎn)換成電脈沖信號輸入單片機(jī)，之后單片機(jī)通過預(yù)設(shè)費(fèi)率將用水量轉(zhuǎn)換成金額并進(jìn)行扣費(fèi)，數(shù)碼管動態(tài)實(shí)時(shí)顯示用戶當(dāng)前金額。當(dāng)卡拿走后，單片機(jī)自動關(guān)閉電磁閥，停止供水，水控器隨即進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，僅顯示當(dāng)前時(shí)間和水溫?？ㄏM(fèi)信息可通過上位機(jī)軟件發(fā)送指令來查詢。

2 智能水控器硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)功能設(shè)計(jì)要求，智能水控器硬件電路主要包括主控模塊、射頻模塊、電磁閥控制模塊、流量計(jì)量模塊、顯示模塊等。智能水控器硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。