基于MSP430单片机的接触式IC卡水表设计

    2．3．2计数电路分析 
 
    通过定时器控制，定时中断到来时先拉高P6．0口(如图4所示)， 然后检测ABC 3个干簧管的导通状态，例如干簧管A处于导通状态，A口对地短路， 当我们拉高P6．0时，从P6．1检测到的电平信号应该为1个低电平，而P6．2，P6．3检测到的电平信号仍然为高电平。以此来判断是不是要进行计数操作。查询结束后将P6．0口置低，等待下一次的定时器中断到来。

图4计数单元电路及读卡器接口 

2．4读卡器接口电路

    SLE4428卡是西门子公司下属的Infineon公司生产的接触式逻辑加密存储卡。符合ISO7816标准，具有1 024个字节寻址E PROM，每个字节具有不可恢复的写保护功能。片内具有2个字节的可编程密码保护功能，只有在正确校验PSC后数据才能被改写。 

    SLE4428卡有8个管脚， 与操作命令有关的是RST复位引脚，CLK时钟输入端，SDA双向数据端。所有的地址，数据和命令都通过SDA端输入输出。为了能够识别是否有卡插入，在单片机上设置了1个[／O口(P6、4)连到读卡器的卡簧(见图4)，当读卡器有卡插入时，P6．4口对地短路， 从P6、4口检测到低电平，从而可以判断卡簧是闭合还是分离， 以此来通知单片机是否需要进行读写卡操作。

3软件流程 

    系统的主要流程见图5。

图5主程序流程图 

    程序中我们对各个接口模块均采用查询而不是中断的方式进行操作。整个系统中处于等待模式时只有1个定时器中断，定时器的中断时间为0．25S。这使得程序可以在预先设定的范围内跳转，有效避免了中断的嵌套以及可能引起的中断冲突。同时0．25s的中断问隔完全可以满足计数要求，用户插卡后最长需要等待0．25s单片机就可以转入读写卡模块处理。图6为读写卡模块的流程图。

图6读写卡模块程序

    为防止单片机在长时间无人坚守的情况下运行异常，我们使用了单片机内部的看门狗模块来监测程序的运行。在每次的定时器中断处理程序中清除看门狗定时器的计数。这样当程序跑飞或陷入死循环时，可以通过看门狗对系统进行复位。 

4性能分析及测试 

    如图6所示， 当系统处于0、25s的睡眠状态时，HT7207A(voltage detector)和单片机消耗电流总和约为3μA。当系统从睡眠中唤醒时，进入100μs的中断处理程序，这期间除MCU进入活动状态外， 还要对部分端IZl进行上拉操作，系统消耗的总电流大约为300μA。

图7 系统功耗图

    液晶显示平均耗电20μA， 电机模块运转时消耗电流大约为21 mA。但液晶显示和电机模块只有在读写卡和报警关阀时耗电，且每次读写卡和阀门操作的时间不会超过10s，1个月内一般不会超过1次读写卡操作，其余时间这两个模块均为关闭状态。由于系统中还存在微弱的漏电流影响，实际测得的平均电流大约为3-4 μA。1节2．4Ah的电池至少可以供系统使用6年。

5结束语 

    本文的设计思路围绕低功耗和高可靠性2个方面，以MSP430F413作为主控芯片， 通过对外围电路的优化，极大程度上降低了水表的功耗，延长了电池的使用寿命。 

    在软件方面采用查询方式检测外围接口的状态代替以往常用的中断方式，使得程序的流程更加清晰的同时保证了系统的可靠性。 

    作者简介：作者简介：李采超(1983一)，男，硕士研究生，主要从事智能化控制技术的研究；
    殳国华(1969一)，男，副教授，主要从事电力电子、智能控制方向的研究。

    参考文献 
    沈建华，杨艳琴，瞿骁曙．MSP430系列16位超低功耗单片机原理及应用．北京：电子工业出版社，2004
    魏小龙．MSP430系列单片机接口计数及系统设计实例．北京：北京航空航天大学出版社，200