智能IC卡燃气控制器设计毕业论文

智能IC卡燃气控制器设计毕业论文前言：随着城市燃气的发展，越来越多的家庭都用上了燃气。

给生活带来了极大的方便。

但是传统的燃气表都是由抄表员定期到家中读取燃气计量数据，再进行结算。

这种低工作效率、工作量大、易出错、收费时间长的特点，限制了燃气管理的发展。

在信息时代到来的今天，IC卡燃气表技术得到了迅速的发展，IC卡应用系统也得到了很大的发展。

IC卡解决了上述问题，为我国燃气的发展指明了新的道路。

[1]1IC卡及燃气表的发展历史1.1IC卡的发展历史二十一世纪是知识经济和信息化的时代。

集成电路卡（Integrated Circuit Cards，简称 IC卡）[2]，又名智能卡，是一种将存储有大量信息的芯片附着在基本介质上的一种卡。

其特点是体积小、存储容量大、安全性高、使用方便等。

IC卡从问世以来，经历了存储器卡、逻辑加密卡到CPU卡的发展过程。

目前，各种类型的IC 卡已经广泛地应用在社会的各个领域。

1.2燃气表的发展历史燃气表主要经历了湿式到机械皮膜式到新型燃气表的发展过程。

其中新型燃气表的典型代表是IC卡智能燃气表。

从1815年由英国工程师S·Clegg研制出第一台湿式煤气表至今，燃气计量设备经历了无数次的改进和完善，但家用燃气计量仍以皮膜表为主。

虽然自它问世以来出现了很多形式和类型，但其计量原理基本没变。

原皮膜表均使用羊皮制膜，由于其本身的质量参差不齐或加工不均匀，而且还易干燥，所以这种皮膜表计量时易出现误差。

自80年代中期，德国的皮膜式燃气表[3]开始使用合成橡胶膜，这种膜不会干燥，测量精确，而且延长整块表的使用寿命。

为此德国联邦标准局规定，自1991年起全国围使用的家用皮膜表必须采用合成橡胶膜。

2IC卡及燃气表的现状2.1IC卡的国外现状①国外IC卡应用概况lC卡自20世纪70年代问世以来，在近30年的时间里发展迅速。

国际上IC 卡的发行量从1992年的2．6亿发展到2000年的20．6亿。

各地区市场份额为：亚洲占30％，欧洲占40％，北美占12％，南美占10％，其他国家占8％；按应用类别来看，其中卡占57．86％，SIM卡占17．97％，金融卡占11．20％，其他占12．97％。

目前，国际上IC卡的应用已经进入高速发展时期。

②国IC卡应用概况IC卡进入我国的时间较晚，应用由银行卡起步，而非银行卡的应用后来居上，远远超过了银行卡的发展速度和规模。

其中，发展最快的是各类行业性IC卡，如电信领域的公用IC卡和移动通信SIM卡、石化领域的加油卡、劳动和社会保障部门的社会保障卡、建设部门的城市公用事业卡、工商行政管理部门的工商企业卡、税务部门的税务卡、技术监督部门的组织机构代码卡等。

1993年国务院统筹规划了经济信息化的建设，决定实行一系列“金”字号工程(金桥、金卡、金关)。

其中，“金卡工程”[4]即电子货币及各类卡基应用系统工程。

这项工程使人民生活更方便、更舒适，通过建立信息交换服务中心，共享信息资源，提供一个可靠的、良好的信息服务体系。

我国政府正在致力于国民经济信息化的建设，以“金卡工程”为代表的信息化应用工程使我们加速向全球经济一体化迈进。

作为金卡工程的代表，IC技术无疑是当今世界最优秀的应用技术。

2.2燃气表的国外现状①国外燃气表应用概况目前，许多发达国家对家用燃气表的质量管理非常重视，对燃气表进行了一系列的改革，使燃气表在计量精确、造型美观、通信功能、耐腐蚀和耐高温等方面有了很大的改善，而且随着技术的发展，已研制出了各种新型燃气表[1]，如日本研制出射流表和涡轮表，美国和英、德、法等国已将超声波用于燃气表。

其中，这些发达国家中燃气表技术改革和应用最广泛的是IC卡膜式燃气表。

这种IC卡燃气表具有体积小、静止计量、无噪音、使用寿命长、精度高、可附加其他功能，如自动计价和分时计价功能。

同时，出现工业了IC卡智能燃气表。

②国燃气表应用概况目前，国IC卡燃气表生产厂家较多，估计将超过100家，生产规模大小不一，产品质量参差不齐，技术水平和研究方向也存在较大差异。

因此，在选用过程中，燃气企业必须选择适合当地使用的、具有先进技术性能的IC卡燃气表，同时必须综合考虑仪表的技术指标、安全性能、售后服务等因素，否则，可能因选型不当，仪表故障率高而造成较大经济损失。

国家建设部为加强IC卡技术的应用管理，促进建设事业IC卡应用工作健康、规、有序、安全、高效地发展，归口领导IC卡应用试点及推广，制订全国建设事业IC卡应用的总体规划和政策法规，特成立建设部IC卡应用管理领导小组，对全国建设事业IC卡应用工作实行归口管理，建设部IC卡应用管理领导小组办公室（简称IC卡办）负责日常管理工作。

为加强IC卡燃气表的质量管理、统一标准，提高燃气行业经营管理水平，促进燃气收费系统的现代化管理，国家也制定了相应的行业标准，即CJ/T112-2000《IC卡家用膜式燃气表》，它是在GB/T6968-1997《膜式煤气表》的基础上，增加了预付费控制器有关技术要求，并遵循有关电子产品的标准。

作为新技术的推广，不同厂家的IC卡燃气表技术是存在较大差异的，大家工作的重点都是致力于解决智能卡的安全问题，其方案千差万别，但是，问题的有效解决无疑是产品成熟的主要标志。

3 系统硬件设计与实现3.1 系统工作原理智能IC 卡燃气控制器[5] [6]设计由以下几部分组成：燃气流量计量、电磁阀驱动、 声光报警、单片机控制、键盘输入、液晶显示、电源及电源检测部分。

智能IC 卡燃气控制器系统主要实现对燃气流量的监测、电磁阀的自动控制。

将流量转化为数字信号，再由控制器将该数字量转化为相应的使用流量值，与已购买的用气量比较，在达到预定警戒气量后启动声光报警，购买气量用完后控制电磁阀自动关闭。

同时，把使用燃气的情况，IC 卡剩余金额等信息显示出来。

[7]3.2 系统硬件结构框图图1 智能IC 卡燃气控制器系统硬件框图 3.2 系统主要模块3.3.1 流量计量模块该模块采用无源检测元件干簧管[8]将燃气流量变换成脉冲，便于单片机计数。

干簧管为磁灵敏开关型传感器[9]。

干簧管由一对磁性材料制造的弹性舌簧组成，密封于玻璃管中。

当磁性材料如恒磁铁或线圈产生的磁场施加于舌簧上时，使两个舌簧磁化，产生的磁场吸引力克服了舌簧弹性产生的阻力，舌簧被接触接通。

一旦磁场消失，舌簧又重新分开，在IC 卡燃气表系统中一般是采用永磁性的 5mm*5mm 断面磁钢。

3.3.2 电磁阀驱动电路该模块的功能是在用户购买的燃气量用完或电池电量不足等原因时，单片机发出控制信号让电磁阀[10]自动关闭。

同时，在系统工作正常且用户购买的燃气量充足时保持电磁阀开通。

3.3.3 IC 卡接口电路该模块把存有用户信息、购买气量、预存金额等信息通过接口电路把信息传入单片机。

3.3.4 声光报警模块该模块在系统工作异常，或者用户气量不足时，发出警报声，并伴随红灯闪烁。

提醒用户充值气量，更换电池，或者联系服务人员进行维护。

3.3.5 串行通信模块该模块把用户使用的气量，剩余的气量，预存的金额等信息传入存储芯片。

防止系统在掉电后或其他异常情况时保证信息不损失掉。

维护用户、燃气公司的利益。

3.3.6 LCD显示模块该模块把IC卡中剩余金额、用户使用的燃气量及剩余的燃气量等信息用LCD液晶屏显示出来。

在长时间用户不操作时LCD进入休眠状态，节约能源。

3.3.7 键盘输入模块该模块设定剩余燃气量的警戒下限等别的信息，当用户的剩余的燃气量达到设定的警戒值，电磁阀自动被关闭，同时，声光报警模块工作提醒用户购买燃气。

4系统软件设计与实现本系统的软件设计是从主程序、燃气流量处理部分、键盘设置、LCD显示、电磁阀控制部分。

将采用C语言编程[11]，只需对燃气流量数据进行采集处理后，进行相应的控制，并显示出相应信息。

本设计程序流程如图2所示：图2 程序流程图5结语本系统设计涉及包括电子技术、单片机技术[12]、IC卡技术、存储器技术、LCD 显示技术、C语言等多门学科已基本掌握，同时，电路的各部分电路已有比较成熟的方法方案供我们参考取舍，价格低廉。

智能IC卡燃气控制器系统的实现条件都已具备。

参考文献：［1］甄金环. 家用燃气表的发展趋势［J］.城市燃气。

1994.2:64-64［2］于宏军、东艳。

智能(IC)卡技术全书．电子工业，1996［3］朱泽民．德国Q系列燃气计量表及其应用．城市公用事业加，2003．11(6)：24-26 ［4］秦效力．金卡工程．磁记录材料，1994．2:64-64[5] 万频。

IC卡智能燃气表的研制，电子技术，1998，6-25．98[6] 军平、王辉、肖鹏。

1C卡燃气表的设计。

电子仪器仪表用户，1999， 5．23-25[8] 维华、朱学勤。

可靠性试验及其在IC卡燃气表中的应用。

燃气与热力，2001．3-253．255[7] 王洪、王移风。

IC卡预付费电度表。

机械与电子，1998，5-51．53[9] 王家桢、王俊杰。

传感器与变送器。

清华大学，1996[10] 利剑雄．谈智能卡燃气表中的阀．城市燃气，1999．6：9-10[11] 万文略. 单片机原理及应用. ：大学，2004；[12] 楼然苗. 单片机课程设计指导. 北京：北京航空航天大学，2007。