一项基于LSD4F8 108的IC卡智能水表设计方案

　　一、智能IC卡预付费水表

　　1、智能IC卡水表

　　智能IC卡水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。这与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是一个很大的进步。智能IC卡水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量自动进行控制，并且自动完成阶梯水价的水费 计算，同时可以进行用水数据存储的功能。由于其数据传递和交易结算通过IC卡进行，因而可以实现由工作人员上门操表收费到用户自己去营业所交费的转变。IC卡交易系统还具有交易方便，计算准确，可利用银行进行结算的特点。

　　2、基本结构原理

　　IC卡水表的外观与一般水表的外观基本相似，其安装过程也基本相同。IC卡水表的使用很简单，从用户的角度看，就时把IC卡卡片向水表里插一下。 IC 卡水表的工作过程一般如下：将含有金额的IC卡片插入水表中的IC卡读写器，经微机模块识别和下载金额后，阀门开启，用户可以正常用水。当用户用水时，水量采集装置开始对用水量进行采集，并转换成所需的电子信号供给微机模块进行计量，并在LCD显示模块上显示出来。当用户的用水金额下降到一定数值时，微机模块进行声音报警，提示用户应该去持卡交费购水。如超过用水金额，则微机模块会自动将电控阀门关闭，切断供水。直至用户插入已经交费的IC卡片重新开始开启阀门进行供水。

　　3、功能用途

　　智能IC卡预付费水表采用低功耗、高性能单片微机处理器，配以家用冷水基表，采用于簧管脉冲计数方式自动计量用户用水量，实现“先付费、后用水”的预付费控制功能。该仪表采用一户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输人表中，水表自动开阀供水，用完后自动关阀断水，必须重新购水，方能重新用水。智能水表可以提高管理效率，有效防止欠费，避免上门抄表，实现节约用水。

　　二、智能卡水表的工作原理

　　采用内部存储器实现数据保存功能，即使在掉电的情况下，上电后数据也能自动恢复；采用电池管理功能：当电源欠压时、提示报警，更换电池，当电压更低时阀门关断，直到系统电源恢复正常后自动打开阀门。

　　管理部门可根据卡来管理用户小区的水表日常维护，如更换表、解除故障、设置表内参数（脉冲常数、最低用量、最大用量）预装水量用于调试水量等。具有当阀门异常时（如内漏）仍能计量，并在用户购水充值时扣除这部分用量。采用故障自检功能：并用蜂鸣器实现各种状态、故障等报警提示功能，如插卡、故障报警等。用硬件密码或特定的清除卡来清除表中数据。

　　智能卡水表是一种内嵌预收费系统的智能型水表，它以Ic卡安全技术为核心，配以自动保护及信息加密功能。Ic卡水表采用电池供电，水表的水量等重要参数均存储在EPROM芯片内，其数据可保存10年以上。此外，对IC卡及卡表内的信息进行加密，使系统不易被仿制和非法使用，Ic智能卡预付费水表系统主要有以下部分组成：CPU单元、LCD显示、干簧管流量双脉冲、阀门控制电路、IC卡电路、电源检测电路、故障报警。

　　用IC卡实现表内数据与管理系统实现数据双向交换，当用户购水后，IC卡能够自动将水表结余水量与本次购水量进行累计并液晶显示、水费计算与管理（报警金额、基础水量、计划水量），实现供、停水的控制功能、也进行价格充值。当用户将购得的水卡（IC卡）刷入水表时，表内系统在确认该卡有效后，自动打开阀门，进行正常供水。若允许用户透支，则刷卡恢复用水直至使用完透支水量后才关阀。用户每次将购水刷卡入表后，水表LCD显示剩余水量，并将剩余水量等用水信息以及水表的状态信息返写到购水卡中，以供售水管理系统入库、查询。

　　三、IC卡智能水表系统的总体设计

　　1、电源管理
　　
　　采用3.6 V标称容量：1.9 Ah（放电电流：1 mA,终止电压：2.0 V）；最大恒向电流：1 A;最大脉冲电流：1.5A的电池对系统供电，当电池电压<3 V使得系统处于静态时，其电流<5A时，利用MCU内的比较器，以中断方式唤醒单片机，及时关闭水表阀门并保存相应数据，提示用户更换电池，低于2.7V关阀。并以LCD显示，Ic卡接口电路等的供电在需要操作时才打开，以减小不必要的电流损失。

　　2、流量检测

　　将用水量转换为脉冲信号，采用两个脉冲传感器进行接收，以防止抖动产生的多计数现象。通过程序设计，判断两个传感器是否正常工作，若不正常，则认为是外界强磁干扰，关闭阀门。

　　3、阀门控制电路

　　特殊情况下控制水表阀门的开关，选用饱和压降为0.2V的三极管8550和8050对管构成电机驱动电路，既可以保证电机的驱动电流又可在故障时限制最大电流<500 mA.接通3.6 V电源，电机空载电流25mA±2mA,带载电流<60 mA;用手指触摸球阀无窜动感；阀门电机组件上磨合试验台进行电控阀门开关1000次磨合试验；观察组件运转性能正常（阀门开关正常、无异常声音）。

　　四、驱动管理系统模块

　　驱动采用MCU内置液晶驱动模块进行驱动。其管理系统具体分以下模块：

　　1、用户管理模块

　　此模块包括用户开户发卡、补卡、换表、过户、销户以及用户信息的查询及修改等。

　　2、售水业务管理模块

　　此模块包括购水交易、买水统计查询每日结帐等功能。售水时，系统首先通过密钥管理体系检查该卡是否为合法卡，并与数据库内信息核对，当检查通过后，将用户的购水量（或购水金额）写入卡中，更新数据库，并将用户卡带回的水表信息一同写人数据库中。此模块要求可以对单个用户的一定时间的购水及用水状况进行记录和统计，通过输入姓名和水表号等用户个人信息可查询该用户的购水、用水情况及水表运行状况。

　　 3、操作员信息管理模块

　　该模块包括增加操作员功能、操作员授权功能、口令修改功能。系统记录操作员的每次登录及操作，操作员分级别进行操作，不同的操作员有不同的口令和安全级别，并且只能接触和岗位相关的数据。

　　4、各工具卡制作模块

　　此模块包括制作用户使用的用户卡、应急购水卡以及工作人员用于认证卡、生产数据设置卡、修改密钥卡、回收转移卡等设置卡、恢复卡、充值卡、换表卡、管理卡、测试卡、用户卡、限量卡。