IC卡智能水表

IC卡智能水表

现在的传统水表给国内水资源浪费严重，给自来水公司的抄表、收费带来一些不便。随着城市发展供水的规模日益扩大，迫切需要用现代化科学技术手段改变自来水供水管理的落后现状。

IC卡水表，实现了用水收费的电子化，从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象，使自来水公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高自来水公司的服务质量和竞争力。

现提出一款具有功耗低，安全性好，可靠性高的IC卡智能水表，希望公司各部门领导给予重视。

一、IC卡智能水表的功能

1、根据所购水量，自动执行供、停水功能

当用户将所购水卡（IC卡）插入水表时，表内系统在确认该卡有效后，自动打开阀门，进行正常供水；一旦用水量达到水卡所购水量，水表将自动关闭阀门，切断供水。

2、具有自动报警功能

当用户用水量剩下最后一定量时，显示屏指示红灯亮，水表通过喇叭发出声音报警信号，提醒用户及时购水。

3、用水量显示功能

可随时提供累计用水量，本月用水量、可用水量（本次够水量与表内结余水量进行累计）、本次购得水量及相应的水费信息，用户可通过水表的液晶显示器查看。

4、具有自动保护功能

当水表被擅自拆卸时，表内自动保护系统将关闭阀门，停止供水，并记录拆卸时间，以备查验。

5、断电保护功能

一旦外界交流电源停止供电或电池失效，表内的水量、水费等重要参数可保存10年以上。

6、加密功能

能对IC卡及卡表内的信息进行加密，一卡一表，防止非法使用。

二、IC卡智能水表的基本组成

IC智能水表主要由电磁阀、流量传感器、微处理器、存储器芯片、IC卡座、LCD显示器和电源组成。基本结构框图如图（一）所示：

图（一）智能水表结构框架图

三、IC卡智能水表的硬件选择

1、电磁阀

阀门是水表的被控对象，控制着进水的开、关状态。常规的电磁阀是靠电的通、断来控制阀门的开、关的，如果要让阀门一直开着，就必须一直通电，造成的电耗较大。因此，我们采用双稳态电磁阀（阀门的开、关控制有电脉冲来实现），这样对阀门的开、关只需要瞬时的供电，从而减少耗电量。

采用双稳态自吸电磁阀MP15A-5V，它具有电源电压低，启动水压低、防堵性能好、关闭可靠的特点，水表工作压力在15-100M怕内开、关阀门自如。

2、流量传感器

流量传感器是水表的核心，我们采用涡轮式的流量检测方式，涡轮流量计具有结构简单，测量精度高，反应迅速等特点。涡轮流量计上装有磁电转换装置，可将涡轮的旋转转换成电脉冲。不仅可以在显示屏上显示读数，同时具有一般表盘显示功能，当显示屏上读书出现故障时，以表盘机械读数为准。

可采用LWGY型涡轮流量传感器，该涡轮流量计可以显示流量总量，瞬时流量和流量满度百分比。电池采用长效锂电池，单功能积算表电池使用寿命可达5年以上，多功能显示表电池使用寿命也可达到12个月以上。

3、微处理器

微处理器采用美国AD公司的ADuC812单片机。ADuC812是一个完

全集成的12位数据采集系统，在一个芯片内结合了高性能的自校准多通

道12 位ADC，双12 位DAC 和可编程8 位微控制器( 与8051 兼容的

指令集)。片内的8 K 字节闪速/ 电擦除存储器、640 字节片内闪速/ 电

擦除数据存储器和256 字节的片内数据静态存储器，均由可编程8051 兼

容内核控制。另外微控制器具有包括看门狗定时器、电源监视器和ADC

DMA 功能，为多处理器接口和I/O 扩展提供了32 条可编程的I/O 线、I2C兼容的SPI 和标准UART 串行口I/O 等。微控制器内核和模拟转换

器二者均有正常、空闲和掉点三种工作模式，有适于低功率应用的灵活

电源管理方案。在工业温度范围内，有3V 和5V 两种规格电压工作器

件可供选择。它有52 引脚方形扁平塑料封装及56 引脚芯片级封装两种

型号。

4、存储器芯片

采用DALLAS公司生产的DS1243Y作为存储器芯片。DS1243Y是DALLAS 公司生产的带有实时时钟的存储芯片，该芯片将8k Bytes NV ram、实时时钟、锂电池和32768H z晶振集成在一起，在很大程度上降低了系统成本及对线路板空间的要求。其内置的控制电路可为NVRAM提供独特的保护。

一旦电源电压降低到某一数值，DS1243Y芯片将处于写保护状态而禁止读写该芯片。引脚如图（二）所示：

图（二）DS1243Y芯片引脚图

A0～A12：地址输入端；

CE：芯片使能端；

GND：地；

DQ0～DQ7：数据输入/输出端；

Vcc：电源（＋5V）；

：写使能端；

OE：读使能端；

RST：复位端；

NC：空脚。

主要功能特点：

（1）实时时钟可提供0.01秒，0.1秒，秒，分，时，日，日期，月，年。

（2）内含8kBytes非易失性RAM（NV RAM），可直接替代易失性RAM或EEP－ROM。

（3）内含嵌入式锂电池，可维持时钟运转并保持RAM中的数据。

（4）可通过内部控制电路不断监视Vcc，当Vcc大于4.5V时，DS1243Y可提供全部功能；当Vcc小于4.0V时，器件进入写保护状态，此时所有的输入将变成“Don＇t Care”，而所有的输出则都处于高阻态；而当Vcc小于等于3.0V时，电源自动切换到内部锂电池。

（5）温度为25℃时，1个月的计时误差小于1分钟。

（6）断电后，数据可保存10年。

（7）实时时钟的读写对RAM是透明的，因而可使用并行数据传送指令来读写实时时钟。

5、IC卡座

采用美国ATMEL公司生产的AT24CXX系列的存储式IC卡。它采用2.5-5V 的低电压供电，具有双线串行接口，能实现双向数据传送，支持

ISO/IEC78163同步协议，写/擦除次数大于一百万次，数据保存期大于100年。引脚如图（三）：

图（三）AT24CXX引脚图

A0-A2：Address Inputs地址输入端

SDA：Serial Data 串行数据传输端

SCL：Serial Clock Input 串行时钟输入端

WP：Write Protect 书写保护端

可另外增加两个引脚作为IC卡微动开关的接触点，在无

IC卡插入时，处于断开状态，有IC卡插入时处于闭合状态。

6、显示器

显示器为LCD液晶显示器，可显示累计用水量，剩余水量和本次购买量。

7、报警装置