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智能IC卡电能表设计

来源:中国一卡通网  作者:庞桂云 瞿晓东 闫广明  发布时间:2007-12-26 11:18:57  字体:[ ]

关键字:ic卡电能表  智能电表  电能表  智能ic卡电能表  

摘   要:为了减少电能收费管理中人力、物力的浪费,减少不安全因素,本文进行了智能IC电能表设计研究,通过多种技术手段,降低了仪表的功耗,提高了仪表的测量精度.使仪表具有较高的可靠性.科学地计算用电量,为用电用户与供电公司之间提供了准确的收费依据;智能电能表具备预付费功能和密码保护功能,从根本上解决了供电公司收费难的问题。


    c3和c5用于实现电源滤波,在HDB6内部的计量IC需要输入+5V和一5V电压,所以HDB6中通过阻容分压、半波整流、电压箱位来实现供电,通过接入C3、C5 ,可滤除交流电所带有高频信号。

    在HDB6的电路中采用高精度的手表晶体谐振器作为时钟基准源。在电能表正常工作时要求该晶体必须稳定可靠的工作。也就是说在长时间工作中,晶体必须保持在一定的振荡幅度范围内,若晶体出现老化将导致频率漂移、停振而影响电能表的正常工作。在设计中使用的是谐振频率为32768Hz的晶体振荡器。接在11脚的R,用来调整电能表输出的相对误差,只要选取适当的阻值便可使此电路的相对误差控制在规定范围内。在实际应用前,通过比较功率表与测量的功率值,手动调整R,来实现测量模块的精度。

1.3 IC卡读写及接口模块 

    IC卡读写接口电路主要由IC卡卡槽和保护电路构成。当卡插入卡槽时,各引脚一一相连,实现了PIC单片机和IC卡的串行通信,并对插卡进行保护,硬件电路图如图3所示。与SLE4442相连3个I/0 口(RST,CLK,t/o)均需接上拉电阻,若选用的单片机I/0口内有上拉电阻,则可以省去;也可以加钳位保护二极管,抑制由于线路干扰和逻辑电平变化的边沿抖动所带来的瞬态过压。在电压稳定、干扰很小的情况下,可以不加。

IC卡接口电路

图3 IC卡接口电路

    智能IC卡电能表的拔插式卡槽采用滑动触点.具有电路接触良好、通信可靠的优点。其卡插入检测开关K2在无卡插入时为高电平;当卡插入到位时,该引脚为低电平(与K1短接),使得单片机能检测到IC卡插入。IC卡的电源Vcc应受控于单片机,即IC卡插入卡座后才给IC卡供电,取卡后则不供电。具体方法为采用能提供IC卡所需10mA电流的受控三态门或三极管,这样可以有效地防止带电拔插,延长IC卡的使用寿命。若被铁片插入,单片机能检测到短路.则不让RAO输出低电平,从而使IC卡断电。

1.4 液晶显示模块 

    在显示控制上,为了建立良好的人机交互界面.选用段式液晶显示器SMSO868。显示模块用于根据不同按键操作,分别显示当前系统时间、用户设定的时间、预存金额、流量、温度、压力以及出错信息等。显示部分采用的是段式液晶显示模块,可以显示8个数字和6组提示符。该模块为反射式正显示,用三线式串行接1:I与计算机进行通信,其外观如图4。

SMS0868界面

图4 SMS0868界面

    上电初始化时,应先依次输入“100”,再输入8位指令码.对LCD进行相应设置,送完指令码后CLK脚需再送一个空脉冲。接着,用户可以将需要显示的数据,按映象位顺序转换成对应二进制显示代码,放在固定数据存储地址进行调用显示。本系统即将其存放在数据寄存器BCD0~BCD7中。在CS、CLK均为低电平时,先从DI脚输入“101”,然后只需按照时序将待显示数据的代码逐次移位输入DI脚,CS跳变将所输入的数据锁存,进行显示。

2 软件设计 

    智能IC卡电能表的功能是在软件支持下完成的。其软件采用PIC系列单片机的汇编语言编写。由于汇编语言编写的程序,结构紧凑,效率高,程序全部固化在PIC16C62B单片机的2K字节的程序存储器中。 

2.1 主程序 

    图5是主程序流程图。上电初始化后进入主循环:首先是按键检测。然后是电源电压检测,用来检测电源掉电和电池电压不足。IC卡检测是为了判断是否有卡插入。在卡正确插入的条件下,对卡进行识别和读写。电能表脉冲检测程序则是根据有无脉冲来判断是否正常用电。并根据不同的检测结果进行相应的处理。经以上检测之后,通过液晶显示出电能表控制电路的相关信息以及用电量。

智能IC卡电能表设计主程序流程

图5 智能IC卡电能表设计主程序流程

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