发布时间 : 星期五 文章基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计[附程序 图]更新完毕开始阅读
2导通。继电器即得电产生动作。D1为续流保护的作用。 34VCCD1DIODEKA1KA1DFAMR81KU4R9SW-GD300R101KFAQ1NPNR11压敏电阻 图3.10 光电耦合器隔离电路 C从图3.10中可以看出，单片机控制的I/O口和继电器控制端口之间用光电耦合器进行了隔离，这样，由于继电器通断所造成的电火花和电弧就不会影响到单片机系统了[8]。 2. 在电磁阀供电端跨接压敏电阻抗干扰 压敏电阻是一种非线性电阻性元件，它对外加的电压十分敏感，外加电压的微小变动，其阻值会发生明显的变化，因此电压的微增量可引起大的电流增量。 B 压敏电阻又分为碳化硅压敏电阻、硅压敏电阻、锗压敏电阻以及氧化锌压敏电阻，其中较为常用的是氧化锌（ZnO）压敏电阻，其电气性能如图3.11所示。 ZnO压敏电阻I线性电阻TitleANumberRevisionSizeA4Date:File:237-Jun-2006 F:\\毕业设计.Ddb0Sheet of Drawn By:4V 图3.11 氧化锌压敏电阻的电气性能
从图3.11中可以看出。压敏电阻具有类似稳压管的非线性特性，在一般工作电压（外加电压低于临界电压值）下，压敏电阻呈高阻状态，仅有uA数量级的漏电流流过压敏
电阻，相当于开路状态。当有电压（当电压达到临界值以上）时，压敏电阻即迅速变为低阻抗（响应时间为毫微秒数量级），电流急剧上升，电阻急剧下降，过电压以过电电流的形式被压敏电阻吸收掉，相当于过电压部分被短路。当浪涌过电压过后，电路电压恢复到正常工作电压，压敏电阻又恢复到高阻状态。可以利用压敏电阻的上述特性来吸收各种干扰过电压。由于ZnO压敏电阻特性曲线较陡，具有漏电流很小、平均功耗小、温升小、通流容量大、伏安特性对称、电压范围宽、体积小等优点，可广泛用于直流和交流回路中吸收不同极性的过电压。
在本设计中的具体使用方法为将压敏电阻并联到电磁阀的供电电压上，这样，电磁阀开关所产生的浪涌过电压就被压敏电阻所吸收了。压敏电阻的使用大大降低了电磁阀开关所造成的电磁干扰对单片机系统的影响。
3.6 片外数据存储器的设计
在系统的设计过程中，考虑到智能水表在使用过程中可能出现失电的情况。当这种情况发生时，系统应该保存失电前的一些数据。比如，存储用户设定的水量系数N（转/吨），累计用水总量和剩余水量等。而这些数据如果存储在单片机的数据存储器中，单片机失电重启动后存储的相关数据已经消失了。为了完成此功能，必须在单片机外部加一个E2PROM，完成这些数据的存储。本设计系统中加入了I2C总线的E2PROM。
I2C总线简介：I2C总线由PHILIPS提出，是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。采用I2C总线标准的单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接 。
其协议定义的I2C总线数据格式如下：
开始 7/10器件地址 R/W ACK SUBADD ACK DATA ACK …… 停止 AT24C01是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行E2PROM，它是内含128×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点[2] [9]。在系统中，用AT24C01存储用户的设定水量转数N、水表检测
C脉冲数M、累计用水总量和剩余水量等。当系统断电以后，系统将把有用的信息保存在AT24C01中，使其不被丢失。其实际电路连接图如图3.12所示：电阻R24、R25为上拉电阻。由于我们只用一片E2PROM，所以A2=A1=A0=0。它的工作原理我们将在第四章详细介绍。 VCCBR2420KR2520KU13E_SDA(P1.3)E_SCL(P1.2)1234SDASCLWPGNDAT24C01VCCA2A1A08765 Title图3.12 AT24C01与单片机接口电路 NumberRevisionA3.7 IC卡及其接口电路的设计 A4Date:File:329-May-2006F:\\成品\\MyDesign1.DdbSheet of Drawn By:Size4下面简要介绍AT24C0X系列的IC卡的基本特性与引脚功能，并分析AT24C0X与
AT89C205l单片机的在本设计中的具体接法。
3.7.1 基于AT24C0X系列的IC卡
AT24C0X系列IC卡是美国ATMEL公司生产的存储式IC卡。产品型号有AT24C01/ 02/04/08/16/32/64，存储容量分别为1kbits/2 kbits /4 kbits /8 kbits /16 kbits /32 kbits /64 kbits；2.5～5V低电压供电；双线串行接口；双向数据传送；支持ISO/IEC7816-3同步协议；写/擦除次数＞1 000 000次；数据保存期＞100年。它是目前国内使用最多的IC卡之一。
AT24C0X系列IC卡的引出端符合ISO/IEC7816-2标准。C1：VCC，工作电压；C3：SCL（CLK），串行时钟；C5：GND；C7：SDA（I/O），串行数据（输入/输出）；C2，C6：NC，未接。IC卡引脚如图3.13所示，其中引脚T，P为微动开关的两触点。此微动开关在无IC卡状态时，处于断开状态；有卡插入时，IC卡卡座上的微动开关动合，
因此，此开关往往是用来判断是否插IC卡的传感器件[2]。
VCCRSTSCLTGNDNCSDAP
图3.13 IC卡示意图
3.7.2 IC卡的接口电路的设计
24系列为低功耗COMS E2PROM 器件，使用单+5v电源，电源电压范围为2.5～6V， 内有高压泵电路，写入、擦除操作由内部定时器自动完成，具有擦除/写入周期10万次寿命和数据安全保存100年的有效期，二线串行接口，和各类微处理器接口十分简单等特点。本设计的AT89C205l单片机与IC卡240X接口如图3.14所示。图中IC-CARD为标准IC卡座，其T、P端用作到位检测开关,将T端连接89C2051的外中断输入脚P3.3(INT1)。由
1于引脚T，P为微动开关的两触点，所以，当有IC卡插入时，微动开关闭合，P1.5脚电平被拉低，单片机通过判读P1.5脚，做好读卡准备，无卡时，P1.5脚为高。P1.6、P1.7用作数据线(SDA)和时钟线(SCL)，用软件模拟时序的方法来实现对IC卡的读写。当有IC卡插入时，P1.5脚电平被拉低，单片机通过判读P1.5脚，做好读卡准备，无卡时，P1.5脚为高。R19、R20、R21为限流电阻[2] [10]。 VCC23R19R20R2120K20K5.1KIC_SDA(P1.7)IC_SCL(P1.6)SW_T(P1.5)R2251R2351U131234VCCRSTSDANCSCLGNDTPIC-CARDC60.1uF8765 图3.14 IC卡接口电路