基于非接触式IC卡的智能水控器设计

2011-05-05 23:10:59来源: 21IC电子网
    引言
非接触式IC智能水控器既可以有效提高学生的节水意识,同时又能适应目前校园智能化管理的发展趋势。
射频识别技术为核心,这里非接触式IC卡采用的是PHILIPS公司的Mifare 1卡。系统工作时,其智能水控器的内部专用读卡芯片相连的天线线圈会不断向外发射一组13.56MHz固定频率的电磁波,当Mifare 1卡靠近时,卡内的LC串联谐振电路产生共振,从而使电容充电而产生电荷。当电容充电达到2V时,该电容就作为电源为卡上的其他电路提供工作电压,这样就可将卡内数据发射出去或接收水控器的数据并保存。
单片机,由单片机控制数码管显示用户余额,再对余额进行判断看是否大于单位扣费金额,若余额足够则控制电磁阀打开,出水,流量传感器将流经的水转换成电脉冲信号输入单片机,之后单片机通过预设费率将用水量转换成金额并进行扣费,数码管动态实时显示用户当前金额。当卡拿走后,单片机自动关闭电磁阀,停止供水,水控器随即进入待机状态,仅显示当前时间和水温。卡消费信息可通过上位机软件发送指令来查询。
硬件设计
框图如图1所示。
程序存储器,足够装载程序,无需拓展。内含1280字节RAM,有32k字节EEPROM,可以保存系统需要的特定参数,即使掉电后也能操持数据,因此大大减少了电路的复杂性和降低开发成本。片上最多有40个I/O,每个I/O口驱动能力均可达到20mA,可以满足系统多模块接口要求。其内部电路还引进了看门狗功能,抗干扰能力强。
并行接口进行数据传送,因此将射频模块读卡芯片确定为MF RC500 。
基站。其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防冲撞机制。MFRC500内部结构可分为射频区和接口区:射频区内含调制解调器和电源供电电路,直接与天线连接;接口区有与单片机相连的端口,还含有与射频区相连的收/发器、64B的数据缓冲器、存放3套寄存器初始化文件的EEPROM、存放16套密钥的只写存储器以及经过三次验证和数据加密的密码机制、防冲撞处理的防冲撞模块和控制单元。
三极管,但这种由分立元件组成的电路制作麻烦,且成功率不高,因此采用了集成芯片L9110,从而使外围器件成本降低,提高了整机可靠性。L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件,其电源电压范围较宽,为2.5V-12V,每个通道具有800mA的连续电流输出能力,峰值电流能力可达1.5-2.0A。它与TTL/CMOS输出电平相兼容,具有良好的抗干扰性,可直接连接单片机。
霍尔传感器虽然灵敏度高又无触点,但功耗都较高,增加系统供电复杂性,且易受电源干扰。而干簧管传感器仅在接触的瞬间有极小的消耗,但其物理结构存在着缺陷,会影响数据采集精度。故采用了双干簧管传感器,两干簧管以一定角度安装在水表计数转盘附近,磁铁安装在水表计数盘上。当计数盘转动,磁铁旋转靠近干簧管时,簧片触点吸合;磁铁远离时,簧片触点断开,发出一脉冲信号。当计数盘旋转一周,两干簧管均有一脉冲信号,且两信号相位差与两干簧管安装的角度一致,此时,单片机累记一次水量。这种设计可以有效减少因供水管道问题引起的计量误差,且可以防止强磁干扰智能水控器正常工作。
LED数码管显示即可。设计采用八位七段数码管显示,待机时数码管前两位用于显示当前水温,后六位用于显示时间;刷卡工作时前两位用于显示当前水温,而后六位为当前IC卡的余额,可精确到分。另外还需要四个按键对时间进行调整,确保走时准确。为节省单片机端口,设计中采用了串行通讯方式驱动专门的数码管芯片HD7279。该芯片是一片具有串行接口的,无需外围元件便可直接驱动8位共阴式数码管以及扫描64键矩阵键盘(或64只独立LED)的智能显示驱动芯片。其内部含有BCD译码器,可直接接受BCD码,并且具有识别多种指令的能力,如消隐、闪烁、左移、右移,段寻址等。
集成温度传感器,通信模块采用RS232串行通讯实现水控器与上位机之间通信,报警模块电路主要由PNP三极管和蜂鸣器构成,由于篇幅有限,这里不再详述。
果表明:该设计方案可行,系统运行稳定,可以满足计量准确要求。

关键字:非接触式  IC  智能

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0505/article_5691.html
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