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IC卡智能燃氣表的結構見圖1。 圖1 IC卡智能燃氣表的結構 IC卡智能燃氣表是在普通燃氣表的基礎上再加上電子控制器、閥門及取樣用脈沖發生器(如干簧管、霍爾元件等)。計數器每轉一周發出一個脈沖信號，將脈沖信號送入CPU，CPU根據編制的程序進行計數與運算，再將計算結果與設定值比較，當比較結果達到一定范圍時發出報警及開關進氣閥等指令。 2 低功耗設計 ① 閥門 閥門是Ic卡智能燃氣表的執行機構，是實現預付費功能的關鍵裝置，當用戶表中余量為零時，應能及時切斷氣源，閥門采用微功耗雙穩態設計。IC卡智能燃氣表采用電池供電，閥門的開啟與關閉應具有雙穩態特性，即閥門的開啟與關閉需要瞬態電流， 而開啟與關閉狀態的保持不需要消耗能量。為滿足對IC卡智能燃氣表總體外觀的要求，采用機電一體化的設計思想，將閥門內置。 ② 低功耗驅動電路 閥門開啟關閉的瞬間需要高電壓、大電流。為解決電源問題，設計了升壓式直流電源變換器，它主要由開關管、儲能電感、續流二極管、濾波電容及比較器構成。單片機通過某管腳電平的變化控制開關管的通斷。開關管導通時，儲能電感兩端電壓為+6V，此時續流二極管處于反偏截止狀態，電池通過開關管對儲能電感充電，儲能電感中電流線性增加，電能存儲在儲能電感中。開關管截止時，流過儲能電感的電流減少，儲能電感兩端的電壓反相，續流二極管導通，儲能電感中儲存的電能與電池中的電能疊加在一起通過續流二極管對濾波電容充電。通過續流二極管，電池對濾波電容充電，然后通過比較器判斷電壓的高低決定是否停止。 ③ 低功率單片機 設計時，盡量選用低功耗的單片機。PIC16C62系列單片機是由美國Microchip公司生產的8位單片機，由于采用了CMOS工藝，因此其功耗極低，可很方便地采用電池直接供電。其主要性能特點為：工作頻率可達20 MHz，振蕩器可采用RC振蕩器或 晶體振蕩器；工作電壓(直流)為3．5～6．0 V；低功耗，運行模式的工作電流＜2 mA；內置WatchDog(看門狗)電路，防止由于外部干擾或內部編程錯誤引起單片機運行故障；采用單字節指令結構；具有一次性編程(OTP)芯片。 PIC16C62系列單片機最突出的特點是具有睡眠(SLEEP)模式。在睡眠模式下，典型電流＜3 A，可通過軟件設置進入睡眠模式，并可由任一中斷喚醒。在用戶使用燃氣時，單片機進入運行模式，而停止使用燃氣一段時間后，便進入睡眠模式，因此 IC卡智能燃氣表可成功地實現低功耗。 ④ 低功耗外圍器件 數據及信息顯示采用低壓微功耗的LCD液晶顯示器，驅動器選用Philip公司生產的PCF8576芯片。芯片的電壓(直流)工作范圍為2～6 V，采用I2C總線協議。電壓檢測芯片選用AN051，該芯片在電壓為1．5 V時，典型電流為1．5 A。 ⑤ 分區分時供電 為降低功耗，IC卡智能燃氣表采用分區分時供電方式。利用電源開關控制加到儲存器芯片、IC卡接口的上拉電壓，保證不用這部分電路時關斷電源。加到液晶顯示器驅動器PCF8576芯片上的電壓在系統進入睡眠模式時通過開關控制關閉顯示，降低功耗。 ⑥ 軟件設計 軟件設計緊密結合IC卡智能燃氣表的控制模式，充分體現了對Ic卡信息讀寫、卡類型判斷、計量信號判斷與數據處理、電壓監測與電源保護等功能，并在信號安全性、軟件運行可靠性及抗干擾等方面進行了精心設計。主程序流程見圖2。 圖2 主程序流程 單片機的功耗隨著CPU的工作時間延長提高，因此盡量采用軟件代替硬件，采用定時中斷代替軟件循環延時的工作方式及靜態顯示方式，縮短CPU的運行時間。 |
