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IC卡节水控系统

    非接触式IC卡节水控制器(简称水控器或水控机),就是采用非接触式IC卡读写器控制出水,对用水 实行无人收费管理]。它是一 种集计量功能及控制功能为一体的装置,是一种 利用现代微电子技术、现代传感技术、非接触式IC卡技术 对用水量进行计量并能进行用水数据传递及结算交易的新型装置。有水龙 头流水的场所都可以利用控制器达到节水的目的。如:浴室、集体和个人公寓、开水房等场所。该装置 采用国内最常见的Philips公司生产的Mifare1 S50非接触式IC卡作为通讯卡,具有体积小、携带方便、防水防潮、坚固耐磨等优点,并且能 方便的配合售饭机、门禁系统、考勤系统等一起使用,构成校园一卡通、企业一卡通系统。 

2.基于非接触式IC卡的节 水控制器总体方案及硬件设计 

2.1 总体方案 

    由图1的系统框图可以看出,水控器主要以AT89C51主控MCU为核心,辅以射频接口模块、流量计量模块、水控接口模块、开关电源电路、数码显示电路、数据存储电路、蜂鸣器 报警电路等组成。 
非接触式IC卡节水 控制器系统框图
图1非接触式IC卡节水 控制器系统框图 
    只要在 读卡器读卡范围内有IC卡,则通过 单片机控制射频接口电路对IC卡进行操作,判断IC卡的类型(用户卡或管理员卡),根据卡 内的信息内容进行相应的处理,并根据 需求通过水控接口电路来控制电磁阀的状态(开或关),系统运 作过程中的有关信息通过数码显示电路显示出来或将有关数据记录到数据存储器中。另外水 表在用水的过程中通过流量传感器发出脉冲信号,单片机 接收脉冲信号进行运算和处理然后对IC卡进行 相应的扣款处理并通过数码显示电路显示有关信息,并在用 水的过程中进行实时监控,若IC卡的余 额过低则通过蜂鸣器发声报警。水控器 的各部分协调运作从而可以实现用水的自动化管理。 

2.2 水控器硬件设计 

2.2.1 MCU模块 

    水控器的核心MCU模块选 用内置功能强大,且具有高性价比的AT89C51单片机,它是一个低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机 存取数据存储器(RAM),采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术,兼容标准MCS-51指令系统。另外MCU的外接电路,如:数据存储器采用AT24C01A作为非 易失的数据存储(用于存 储设置参数和消费数据,如水价、累计消费等)。数码显示电路可采用74HC164驱动数码显示。为了降 低装置的功耗和发热,采用了 开关电源作为供电电源,可选用L4962E/A的降压型PWM控制开 关稳压集成电路,它具有输出电压可调、过流保护、过热保 护和软启动功能。报警电路将蜂鸣器与MCU基本I/O口相连 主要实现余额不足报警等功能。水控接口电路利用AT89C51单片机的基本I/O口输出控制信号,经放大 后用以控制电磁阀的开启与关闭。来自流 量传感器的水流信号经前置电路处理后,转换为 一系列可供测量的电压脉冲信号,这些脉 冲信号可由单片机的定时器进行捕获并由中断服务程序实时记录,经过计 算处理可以准确转换成用户的耗水量,进而通 过将耗水量转换成用户所要支付的金额并控制射频接口模块对IC卡进行扣款操作。 

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