基于IC卡的新型供暖計費系統(tǒng)設計
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U1為16位△-∑A／D轉換器AD7705，通過SPI接口與CPU連接，該器件為2路差動輸入，內帶1～128可程控放大器，共模抑制比優(yōu)于130dB，串行接口，單電源工作，按圖中的接法，使用2．5 V參考電源、64倍放大、20 Hz采樣率時，等效輸入端噪聲有效值為0．63μV，分辨率為0．596μV。對于溫度變化0．1℃引起的29．5μV的電壓變化量，經過64倍放大后為1．888 mV，準確測量是不成問題的。
U2為2．5 V電壓基準源BEF5025，該器件在單5 V供電的條件下，可以產生0．05％精度、噪聲7．5μVp-p的精確電壓基準，輸出電流可達10 mA。這里采用REF5025不僅為A／D轉換器提供電壓基準，而且還為測溫橋路提供穩(wěn)定電源。理論上講，由于橋路為差動輸出，A／D轉換器為差動輸入，電源和地線上的電壓擾動都可作為共模信號被抑制掉，不會影響輸出精度，但由于組成橋路的電阻不能完全匹配，因此共模
信號也可能對輸出造成干擾，采用穩(wěn)定的電壓基準源為其供電，可以解決此問題。
2．2 系統(tǒng)控制電路
系統(tǒng)控制電路如圖4所示，該電路是整個計費系統(tǒng)的核心，該電路在CPU的控制下完成溫度、流量、預付費、實時鐘以及鍵盤按鍵信息的讀入，同時將需要顯示輸出的信息以串行的方式送到LCD顯示，需要步進電機執(zhí)行的命令通過隔離驅動送到步進電機執(zhí)行。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172995.htm
圖4中，U1為8位AVR微處理器ATmega8，其主要特點為：8 KB的系統(tǒng)內可編程F1ash；512 B的EEPROM，擦寫壽命：100 000次；1 KB的片內SRAM；2個具有獨立預分頻器8位定時器／計數(shù)器，一個具有比較功能，另一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器／計數(shù)器；2個片外中斷源；23個可編程的I／O線：1個SPI接口。PB1、PB2、MO、MI、SCK用于初始化溫度測量電路和讀入測量的2通道溫度數(shù)據(jù)；PC0～PC3用于掃描K1～K4 4個按鍵；PC4、PC5用于驅動步進電機的2個繞組；PC6、PD0、PD1用于連接LCD顯示器；INT0、INT1用于以中斷方式測量2通道流量數(shù)據(jù)；PB6、PB7用于讀入、設置實時鐘；PB0、PD5-PD7用于IC卡的數(shù)據(jù)讀入，PD4用于驅動蜂鳴器。
U4、Q1、Q2組成步進電機隔離驅動電路，該電路在U1的控制下驅動步進電機正(反)向旋轉設定的角度。VD1、VD2用于吸收步進電機繞組的反向沖擊電壓，避免破壞其他電路。
U3為低功耗CMOS實時時鐘／日歷芯片PCF8563，該器件內置32．768 kHz振蕩器，產生的時鐘信號控制芯片生成實時鐘數(shù)據(jù)，通過I2C總線供U1讀取，并作為系統(tǒng)時鐘控制其他電路工作。U2是IC卡集成電路X76F100，其主要特點為：具有讀寫相互獨立的可編程64位密碼保護；內含112 B快擦寫存儲器陣列；內置重試計數(shù)器，非法用戶進行8次試讀(寫)后存儲器陣列自動清零；I2C總線接口，連線簡單；功耗極低，待機電流1 μA，工作電流為3 mA；存儲器陣列可擦寫1O萬次；數(shù)據(jù)可保存100年。這里X76F100用于存放用戶序列號、充值次數(shù)、充值金額、本年度供熱單價等信息。用戶端計費系統(tǒng)預置64位信息讀取密碼，用于信息的讀?。恍畔懭朊艽a保存于供暖企業(yè)，用于給用戶充值。由于讀出和寫入信息的密碼分離，寫入密碼(64位)只保存在企業(yè)手里，因此非法寫入信息成功的幾率極低。
該系統(tǒng)設計的流量傳感器采用DFT-1000B，其量程為2.5～25L／min，測量精度±5％FS，它用光隔離輸出脈沖數(shù)代表流過傳感器的流量，因此與控制系統(tǒng)接口連接簡單，控制系統(tǒng)對接收到的流量脈沖計數(shù)，就可測得流過傳感器的流量值。流量脈沖信號連接于U1的外中斷觸發(fā)輸入引腳，每個脈沖到來后觸發(fā)中斷服務程序計數(shù)，從而記錄流量值。
2．3 系統(tǒng)電源設計
系統(tǒng)共需要3組電源保障系統(tǒng)正常工作，即用于溫度測量電路的模擬電源VDD，用于控制系統(tǒng)的數(shù)字電源VCC，用于步進電機工作的功率電源+5 V，其中模擬電源和數(shù)字電源電源共地且與功率電源地線隔離?？紤]到系統(tǒng)需要長時間不間斷工作，電源部分采用以交流供電為主，充電電池供電為輔的電源解決方案。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖5所示。
低功耗的控制系統(tǒng)由交流供電和電池供電組成不間斷電源，保證控制系統(tǒng)不掉電連續(xù)工作；功耗較大的步進電機及其驅動電路只由交流供電，在交流電斷開時停止步進電機運轉，減小電源消耗。VD1、VD2、VD3、R1組成后備電池充電電路，當交流電接通時，自動給充電電池充電。
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