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IC卡節水控系統

    非接觸式IC卡節水控制器(簡稱水控器或水控機),就是採用非接觸式IC卡讀寫器控制出水,對用水實行無人收費管理]。它是一種集計量功能及控制功能爲一體的裝置,是一種利用現代微電子技術、現代傳感技術、非接觸式IC卡技術對用水量進行計量並能進行用水數據傳遞及結算交易的新型裝置。有水龍頭流水的場所都可以利用控制器達到節水的目的。如:浴室、集體和個人公寓、開水房等場所。該裝置採用國內最常見的Philips公司生產的Mifare1 S50非接觸式IC卡作爲通訊卡,具有體積小、攜帶方便、防水防潮、堅固耐磨等優點,並且能方便的配合售飯機、門禁系統、考勤系統等一起使用,構成校園一卡通、企業一卡通系統。 

2.基於非接觸式IC卡的節水控制器總體方案及硬件設計 

2.1 總體方案 

    由圖1的系統框圖可以看出,水控器主要以AT89C51主控MCU爲核心,輔以射頻接口模塊、流量計量模塊、水控接口模塊、開關電源電路、數碼顯示電路、數據存儲電路、蜂鳴器報警電路等組成。 
非接觸式IC卡節水控制器系統框圖
圖1非接觸式IC卡節水控制器系統框圖 
    只要在讀卡器讀卡範圍內有IC卡,則通過單片機控制射頻接口電路對IC卡進行操作,判斷IC卡的類型(用戶卡或管理員卡),根據卡內的信息內容進行相應的處理,並根據需求通過水控接口電路來控制電磁閥的狀態(開或關),系統運作過程中的有關信息通過數碼顯示電路顯示出來或將有關數據記錄到數據存儲器中。另外水錶在用水的過程中通過流量傳感器發出脈衝信號,單片機接收脈衝信號進行運算和處理然後對IC卡進行相應的扣款處理並通過數碼顯示電路顯示有關信息,並在用水的過程中進行實時監控,若IC卡的餘額過低則通過蜂鳴器發聲報警。水控器的各部分協調運作從而可以實現用水的自動化管理。 

2.2 水控器硬件設計 

2.2.1 MCU模塊 

    水控器的核心MCU模塊選用內置功能強大,且具有高性價比的AT89C51單片機,它是一個低電壓、高性能CMOS 8位單片機,片內含4k bytes的可反覆擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM),採用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術,兼容標準MCS-51指令系統。另外MCU的外接電路,如:數據存儲器採用AT24C01A作爲非易失的數據存儲(用於存儲設置參數和消費數據,如水價、累計消費等)。數碼顯示電路可採用74HC164驅動數碼顯示。爲了降低裝置的功耗和發熱,採用了開關電源作爲供電電源,可選用L4962E/A的降壓型PWM控制開關穩壓集成電路,它具有輸出電壓可調、過流保護、過熱保護和軟啓動功能。報警電路將蜂鳴器與MCU基本I/O口相連主要實現餘額不足報警等功能。水控接口電路利用AT89C51單片機的基本I/O口輸出控制信號,經放大後用以控制電磁閥的開啓與關閉。來自流量傳感器的水流信號經前置電路處理後,轉換爲一系列可供測量的電壓脈衝信號,這些脈衝信號可由單片機的定時器進行捕獲並由中斷服務程序實時記錄,經過計算處理可以準確轉換成用戶的耗水量,進而通過將耗水量轉換成用戶所要支付的金額並控制射頻接口模塊對IC卡進行扣款操作。