基于SPMC65P2404A單片機的智能IC卡燃氣表中的應用

隨著世界計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，全球的信息時代已來臨，各國都在高科技領(lǐng)域制訂適合自己的發(fā)展道路，我國政府正在致力于國民經(jīng)濟信息化的建設，以“金卡工程”為代表的信息化應用工程使我們加速向全球經(jīng)濟一體化邁進。作為金卡工程的代表，IC技術(shù)無疑是當今世界最優(yōu)秀應用技術(shù)。它從早期的投幣式，過渡到磁卡式，直到現(xiàn)在的IC卡式。IC卡即智能卡，又稱集成電路卡，它將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外形與覆蓋磁條的磁卡相似，開發(fā)IC卡技術(shù)的主要目的是實現(xiàn)現(xiàn)金支付和存兌的電子化、減少現(xiàn)金的流通量、實現(xiàn)電子商務、實現(xiàn)公用事業(yè)預付費等。
　　IC卡燃氣表是近十幾年發(fā)展起來的新型燃氣表，一般由計量傳感器電路、微功耗單片機、微功耗閥門、電壓測試電路、防竊氣電路、流量監(jiān)測等部分組成。與傳統(tǒng)的皮膜式燃氣表相比，它更具備了精確記數(shù)功能、功能卡傳輸媒介功能、閥門自動處理功能、非法操作處理功能、欠壓處理功能、掉電處理功能、數(shù)據(jù)下載功能、數(shù)據(jù)顯示與聲音提示功能等。經(jīng)過廣大IC卡生產(chǎn)廠家多年的技術(shù)改進和革新，IC卡技術(shù)日益成熟，應用也越來越普及。IC卡燃氣表基本解決了氣費收費難的問題，同時，隨著時代的進步、居民民主意識的增強、生活水平的提高，也要求改變過去落后的上門抄表收費問題，IC卡技術(shù)的推廣應用，從根本上解決了上述問題，兼顧了企業(yè)和用戶的利益。對燃氣企業(yè)來說：一是解決了入戶抄表難的問題；二是解決了催費收費難的問題；三是解決了企業(yè)和用戶的糾紛問題。對用戶來說：一是消除了抄表人員的打擾和時間預約問題；二是用氣自由；三是消除了地方性收費方式的約束限制。既方便了用戶，也減輕了企業(yè)負擔和諸多難題，簡化了操作程序，促進了社會發(fā)展，提高了人民群眾的生活質(zhì)量，降低了企業(yè)的經(jīng)濟成本，IC卡燃氣表是今后的發(fā)展方向。
 
2  IC卡燃氣表的基本結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)組成框圖
　　智能IC卡燃氣表的組成框圖如圖2所示，由電源電路、IC卡讀寫部分、單片機控制部分、閥門控制及顯示部分、電池電壓和位置檢測電路等組成。

圖2  IC卡燃氣表組成框圖
3.1  IC卡讀寫部分
　　當用戶將含有購氣量（以加密數(shù)值形式表示）的IC卡插入表內(nèi)時，控制閥在電控系統(tǒng)控制下開通氣路。用戶每用一個計量單位，計量電路便發(fā)出一組等周期計量脈沖序列，該脈沖序列如經(jīng)電控系統(tǒng)判定為有效，即可以已購氣量中減去一個計量單位，并通過液晶模塊顯示表內(nèi)剩余氣量。當剩余氣量為零時，控制閥自動關(guān)閉，氣路即被切斷，此時用戶須重新持卡購氣。在正常情況下控制閥處于接通態(tài)，只有當特殊事件發(fā)生時控制閥才從接通態(tài)變?yōu)殛P(guān)閉態(tài)。從IC卡讀回來的信息，隨之存入EEPROM存儲器中，EEPROM存儲器I2C采用24C01芯片，該芯片可以在無電源狀態(tài)下長期可靠存儲系統(tǒng)內(nèi)重要數(shù)據(jù)，工作壽命可達106次。當用戶卡插入系統(tǒng)時，卡內(nèi)密碼、卡號、購氣量及用戶用氣記錄等關(guān)鍵數(shù)據(jù)將以密文形式存儲在24C01芯片中。
3.2 電池電壓檢測、電池盒位置檢測部分
　　當電池盒中的供電電池的電壓小于正常工作電壓時，系統(tǒng)會自動提示用戶要更換電池了，并且通過顯示電路和報警電路告之用戶；為有效保護系統(tǒng)電源，本電路可對電池盒位置進行高靈敏檢測。當電池盒被拉開時，保護電路輸出低電平，單片機監(jiān)測該信號后，即控制閥門使其關(guān)斷。直到電池安裝好并將電池盒推入表內(nèi)正常位置時，單片機才會再次控制閥門使重新開閥供氣。
3.3 液晶顯示及聲光報警電路
　　液晶顯示電路可顯示欠壓、購氣、關(guān)閥、卡誤和氣量五種信息狀態(tài)及其任意組合。報警電
路采用LED和蜂鳴器進行報警，由單片機控制發(fā)出聲光報警。
4  芯片特性
　　SPMC65P2404A是凌陽公司(Sunplus)推出的8位工業(yè)控制單片機，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節(jié)的RAM和4K字節(jié)的OTP ROM，有23個可編程IO口，內(nèi)置上/下拉電阻，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器（100KHz），SPMC65P2404其他特性包括：
　　◆凌陽科技8位單片機
　　　　☉182條指令
　　　　☉11種尋址模式
　　　　☉支持位操作（Set,Clear,Inverse,Test）
　　◆2個8位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預置初始計數(shù)值)
　　　　☉普通的定時/計數(shù)器
　　　　☉具有8位捕獲功能
　　　　☉具有8位比較功能
　　◆2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預置初始計數(shù)值)
　　　　☉普通的定時/計數(shù)器
　　　　☉具有8或16位捕獲功能
　　　　☉具有16位比較功能
　　　　☉12位PWM輸出
　　◆中斷方式
　　　　☉支持IRQ和NMI中斷
　　　　☉4種外部中斷
　　　　☉11種內(nèi)部中斷
　　◆5種復位功能：上電復位、低電壓復位、看門狗復位、外部復位及錯誤地址復位
　　◆支持3種時鐘電路：晶體振蕩器、RC振蕩、外部時鐘信號
　　◆2種低功耗模式：Halt模式和Stop模式 
　　◆低電壓監(jiān)測(LVD)功能
　　◆一個蜂鳴器驅(qū)動輸出口
　　◆具有SPI總線
　　利用這些資源就能夠?qū)崿F(xiàn)智能IC卡燃氣表的功能。[!--empirenews.page--]

5  軟件部分
　　軟件設計緊密結(jié)合智能IC卡燃氣表的控制模式，充分體現(xiàn)了對IC卡信息讀寫、卡類型判斷、計量信號判斷與數(shù)據(jù)處理、電壓監(jiān)測與電源保護等功能，并在IC與信號安全性、軟件運行可靠性及抗干擾等方面進行了精心設計。系統(tǒng)主程序框圖如圖4所示。

6 結(jié)語
　　隨著科技的不斷發(fā)展，智能IC卡燃氣表采用IC卡實現(xiàn)預收費,能夠確保“先付費后用氣”的消費方式,該產(chǎn)品從機電一體化的優(yōu)化設計思路出發(fā),構(gòu)思獨特、控制可靠、檢測信號分辨高、計量精確、安裝方便、操作簡單，這種智能IC卡燃氣表的市場前景將十分優(yōu)越。