IC卡燃气表的设计方案 及主要器件的选用

   居民用天燃气的计费多年来一直是由抄表人员定期走家串户抄写每月燃气的数据，进行计算，再收取费用。此方法存在着工作量大，收费时间长，收费困难，效率低的问题。采用IC卡 预付费燃气表是解决上述问题的有效方法。

   IC卡燃气表采用现成的机械式燃气表的计量机构，通过光电或霍尔元件将天然气的流量转为电信号输入单片机进行计量。当从IC卡中读入EEPROM中的用气量被扣除完以前将会提醒用户提前购气，否则一旦用气量被扣除完将会关闭气阀，直到用户购买的用气量读入燃气表中才会重新开启阀门供气。

   IC卡燃气表的组成框图如图1所示，由电源部分、IC卡部分、单片机、EEPROM及显示部分、电磁阀等组成。

   由于收费系统中采用IC卡存储用户所购买的用气量，如果一旦IC卡被非法复制，必将给煤气公司造成巨大的损失。所以没有加密功能的一般存储器卡是不能用于该系统中的。

图1 IC卡燃气表组成框图

3.3 单片机、EEPROM及显示部分

   目前市面上供货快捷，价格低廉，性能良好的单片机有LG公司的GMS97系列OTP（一次烧写型）单片机，该系列型号齐全，用户可根据自己的需要选一款资源、性能刚好满足要求的型号就行了，这样硬件资源利用最充分，成本也就降低了。现在有些单位由于考虑到低功耗的原因选用MICROCHIP公司的单片机，其工作电流为2mA，而GMS97L51的工作电流为11mA。但在燃气表中可采用软件和硬件相结合的方法使单片机长期处于睡眠状态，使其长期工作的平均电流与PIC系列单片机一样,甚至更低。单片机采用GMS97L51,由于该芯片有32个I/O口，故信号采集、阀门控制、IC卡读写及LCD显示均可完成，不需另扩I/O口，故存储器可采用带看门狗、上电复位和512字节EEPROM的X25045。其看门狗溢出时间有4档可选：禁止，200ms，600ms，1.4s。上电复位脉冲的宽度为200ms，因此可采用看门狗每隔200ms产生一次复位，加上上电复位所需的200ms，即每隔400ms单片机从睡眠模式中唤醒进行检测、控制和显示，运行时间只有10ms左右，再进入睡眠状态，直到下一次被唤醒，由于燃气表的计数速度很慢，其最小的计量刻度也需几秒，因此上述方法是完全可行的。
   燃气表显示采用LCD，电池低压报警和提醒用户购买用气量可采用蜂鸣器。

   在IC卡燃气表中，当气量用完后或电池电压过低时会自动关闭气阀。此电磁阀要求功耗很低，阀体全密封，内部密封用橡胶均有抗腐蚀，抗老化的性能，保证长期工作的可靠。阀门的开启和关闭均由燃气表内部的电容的贮能供电，若阀门在开启状态更换电池时，燃气表将首先关闭气阀。阀门只是在开启和关闭的过程中才耗电，平时不耗电。通过改变电磁阀中电流方向来控制电磁阀的关闭和开启。