1 引 言
隨著世界計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，全球的信息時(shí)代已來(lái)臨，各國(guó)都在高科技領(lǐng)域制訂適合自己的發(fā)展道路，我國(guó)政府正在致力于國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的建設(shè)，以“金卡工程”為代表的信息化應(yīng)用工程使我們加速向全球經(jīng)濟(jì)一體化邁進(jìn)。作為金卡工程的代表，IC技術(shù)無(wú)疑是當(dāng)今世界最優(yōu)秀應(yīng)用技術(shù)。它從早期的投幣式，過(guò)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(gè)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(kāi)發(fā)IC卡技術(shù)的主要目的是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金支付和存兌的電子化、減少現(xiàn)金的流通量、實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)、實(shí)現(xiàn)公用事業(yè)預(yù)付費(fèi)等。
IC卡燃?xì)獗?/a>是近十幾年發(fā)展起來(lái)的新型燃?xì)獗?，一般由?jì)量傳感器電路、微功耗單片機(jī)、微功耗閥門、電壓測(cè)試電路、防竊氣電路、流量監(jiān)測(cè)等部分組成。與傳統(tǒng)的皮膜式燃?xì)獗硐啾?，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(dòng)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(guò)廣大IC卡生產(chǎn)廠家多年的技術(shù)改進(jìn)和革新，IC卡技術(shù)日益成熟，應(yīng)用也越來(lái)越普及。IC卡燃?xì)獗砘窘鉀Q了氣費(fèi)收費(fèi)難的問(wèn)題，同時(shí)，隨著時(shí)代的進(jìn)步、居民民主意識(shí)的增強(qiáng)、生活水平的提高，也要求改變過(guò)去落后的上門抄表收費(fèi)問(wèn)題，IC卡技術(shù)的推廣應(yīng)用，從根本上解決了上述問(wèn)題，兼顧了企業(yè)和用戶的利益。對(duì)燃?xì)馄髽I(yè)來(lái)說(shuō)：一是解決了入戶抄表難的問(wèn)題；二是解決了催費(fèi)收費(fèi)難的問(wèn)題；三是解決了企業(yè)和用戶的糾紛問(wèn)題。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)：一是消除了抄表人員的打擾和時(shí)間預(yù)約問(wèn)題；二是用氣自由；三是消除了地方性收費(fèi)方式的約束限制。既方便了用戶，也減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)和諸多難題，簡(jiǎn)化了操作程序，促進(jìn)了社會(huì)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(jì)成本，IC卡燃?xì)獗硎墙窈蟮陌l(fā)展方向。
2 IC卡燃?xì)獗淼幕窘Y(jié)構(gòu)
系統(tǒng)組成框圖
智能IC卡燃?xì)獗淼慕M成框圖如圖2所示，由電源電路、IC卡讀寫部分、單片機(jī)控制部分、閥門控制及顯示部分、電池電壓和位置檢測(cè)電路等組成。
圖2 IC卡燃?xì)獗斫M成框圖
3.1 IC卡讀寫部分
當(dāng)用戶將含有購(gòu)氣量（以加密數(shù)值形式表示）的IC卡插入表內(nèi)時(shí)，控制閥在電控系統(tǒng)控制下開(kāi)通氣路。用戶每用一個(gè)計(jì)量單位，計(jì)量電路便發(fā)出一組等周期計(jì)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(gòu)氣量中減去一個(gè)計(jì)量單位，并通過(guò)液晶模塊顯示表內(nèi)剩余氣量。當(dāng)剩余氣量為零時(shí)，控制閥自動(dòng)關(guān)閉，氣路即被切斷，此時(shí)用戶須重新持卡購(gòu)氣。在正常情況下控制閥處于接通態(tài)，只有當(dāng)特殊事件發(fā)生時(shí)控制閥才從接通態(tài)變?yōu)殛P(guān)閉態(tài)。從IC卡讀回來(lái)的信息，隨之存入EEPROM存儲(chǔ)器中，EEPROM存儲(chǔ)器I2C采用24C01芯片，該芯片可以在無(wú)電源狀態(tài)下長(zhǎng)期可靠存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)重要數(shù)據(jù)，工作壽命可達(dá)106次。當(dāng)用戶卡插入系統(tǒng)時(shí)，卡內(nèi)密碼、卡號(hào)、購(gòu)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(chǔ)在24C01芯片中。
3.2 電池電壓檢測(cè)、電池盒位置檢測(cè)部分
當(dāng)電池盒中的供電電池的電壓小于正常工作電壓時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示用戶要更換電池了，并且通過(guò)顯示電路和報(bào)警電路告之用戶；為有效保護(hù)系統(tǒng)電源，本電路可對(duì)電池盒位置進(jìn)行高靈敏檢測(cè)。當(dāng)電池盒被拉開(kāi)時(shí)，保護(hù)電路輸出低電平，單片機(jī)監(jiān)測(cè)該信號(hào)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(shí)，單片機(jī)才會(huì)再次控制閥門
使重新開(kāi)閥供氣。
3.3 液晶顯示及聲光報(bào)警電路
液晶顯示電路可顯示欠壓、購(gòu)氣、關(guān)閥、卡誤和氣量五種信息狀態(tài)及其任意組合。報(bào)警電路采用LED和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，由單片機(jī)控制發(fā)出聲光報(bào)警。
4 芯片特性
SPMC65P2404A是凌陽(yáng)公司(Sunplus)推出的8位工業(yè)控制單片機(jī)，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(gè)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(yáng)科技8位單片機(jī) ☉182條指令 ☉11種尋址模式 ☉支持位操作（Set,Clear,Inverse,Test）
◆2個(gè)8位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值) ☉普通的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 ☉具有8位捕獲功能 ☉具有8位比較功能
◆2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值) ☉普通的定時(shí)/計(jì)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(fù)位功能：上電復(fù)位、低電壓復(fù)位、看門狗復(fù)位、外部復(fù)位及錯(cuò)誤地址復(fù)位
◆支持3種時(shí)鐘電路：晶體振蕩器、RC振蕩、外部時(shí)鐘信號(hào)
◆2種低功耗模式：Halt模式和Stop模式
◆低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能
◆一個(gè)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)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?xì)獗淼墓δ堋?br />
5 軟件部分
軟件設(shè)計(jì)緊密結(jié)合智能IC卡燃?xì)獗淼目刂颇Ｊ剑浞煮w現(xiàn)了對(duì)IC卡信息讀寫、卡類型判斷、計(jì)量信號(hào)判斷與數(shù)據(jù)處理、電壓監(jiān)測(cè)與電源保護(hù)等功能，并在IC與信號(hào)安全性、軟件運(yùn)行可靠性及抗干擾等方面進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主程序框圖如圖4所示。
系統(tǒng)主程序框圖
6 結(jié) 語(yǔ)
隨著科技的不斷發(fā)展，智能IC卡燃?xì)獗聿捎肐C卡實(shí)現(xiàn)預(yù)收費(fèi),能夠確保“先付費(fèi)后用氣”的消費(fèi)方式,該產(chǎn)品從機(jī)電一體化的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路出發(fā),構(gòu)思獨(dú)特、控制可靠、檢測(cè)信號(hào)分辨高、計(jì)量精確、安裝方便、操作簡(jiǎn)單，這種智能IC卡燃?xì)獗淼氖袌?chǎng)前景將十分
優(yōu)越。
參考文獻(xiàn)：
［1］蔡純潔,邢 武. PIC16/17單片機(jī)原理和應(yīng)用.合肥中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1997
［2］何立民.I2C總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1995
［3］王愛(ài)英.智能卡技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,1996