【正文】 卡插入讀 /寫器時，首先 核對卡 的密碼，以此判斷 IC 卡的合法性。 2）數(shù)據(jù)存儲技術 在一個應用系統(tǒng)的使用中，系統(tǒng)必須對所有持卡人建立一份身份與使用的檔案。 ●持卡人的正確使用 持卡人的妥善保管和正確使用是延長 IC 卡使用壽命及可靠性的最經(jīng)濟最有效的手段。 片內具有 2個字節(jié)的可編程密碼保護功能，只有在正確校驗 PSC 后數(shù)據(jù)才能被改寫 。程序中通過 TCKL 引腳輸出相應頻率的方波給 SAA1042 的 7 引腳 (時鐘 )控 制步進電機的轉速。 2 MUX或 1/2占空比、 1/2偏壓； 液晶顯示模塊主要由顯示緩存和 LCD控制器 /驅動器組成。為了極大可能的降低水表的功耗，對于外部的 EEPROM采用了 24C01作為外部存儲器以確保數(shù)據(jù)保存的可靠性。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加 1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。 JTAG 圖 3 10 報警電路圖湖南人文科技學院畢業(yè)設計 24 主要應用于電路的邊界掃描測試和可編程芯片的在系統(tǒng)編程。整個系統(tǒng)中處于等待模式時只有 1 個定時器中斷，定時器的中斷時間為 。 2）能顯示累計用水量、本月用水量及可用水量。此次畢業(yè)設計 讓我加深了對課本知識的理論基礎的理解，初步掌握了一些關于設計的基礎知識 和怎樣運用我所學的理論 知識去解決一些實際問題，也是考察我們的動手能力， 做到理論與實踐相結合。這次還讓我體會到扎實的基礎理論知識和嚴謹認真的態(tài)度，加上熟練的操作動手能力是設計好一個題目必不可少的條件。 通過本次設計，讓我對所學的知識有了更進一步的了解，尤其是對 C++編程、單片機基礎、 ProtelDXP、模擬電子技術等課程。同時 的中斷問隔完全可以滿足計數(shù)要求，用戶插卡后最長需要等待 單片機就可以轉入 讀寫卡模塊處理 。 其 JTAG 接口只有很少的 7 根引腳 ， 整個調試過程，外部只需要一臺能實現(xiàn) JTAG接口控制功能的主機即可。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達 8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 設計中 AT24C01 的 3 腳 的 三條地址線 接地 ，用于確定芯片的硬件地址 ； 第 8腳和第 4腳分別為正、負電源。 LCD 顯示由軟件解碼，將 BCD 碼 或二進制碼轉換成各組 COM/SEG的顯示信息。 4 MUX或 1/4占空比、 1/4偏壓； MSP430F413 單片機的液晶驅 動模塊 總共 有 24 個段極 (S0~S23)。引腳 10(正 /反轉設置 )的輸入電平以及電機接繞組與輸出端子的接法決定了電機轉向。所有的地址 、 數(shù)據(jù)和命令都通過 SDA 端輸入輸出。所有這些防護措施都有助于提高 IC 卡的使用可靠性和延長壽命。目前 IC 卡的存儲容量可達到 1MB。 IC 卡的讀 /寫技術 IC 卡是一種集成電路卡，它的讀 /寫設備是每個 IC卡應用系統(tǒng)中不可獲缺的周邊設備。 計數(shù)電路分析 通過定時器控制，定時中斷到來時先拉高 口 (如圖 36 所示 )，然后檢測 ABC3個干簧管的導通狀態(tài)，例如干簧管 A 處于導通狀態(tài)， A 口對地短路，當我們拉高 時，從 檢測到的電平信號應該為 1 個低電平，而 、 然為高電平?；善艽艌鑫Ξa(chǎn)生彎曲直至吸合，當磁場消失后，依靠簧片本身的彈力而斷開。 它主要利用感光二極管 D1 和 D2 來控制電機模塊的導通情況。常用的光電傳感器是采用發(fā)光二極管作為光源，光源經(jīng)過透鏡聚焦于空間某一點。在外電場的作用下，光電載流子參于導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。 電機模塊通過 和 上的電平高低 來控制電機轉動方向 ，如圖 33 所示 。 MSP430F413 它包含了： FLL（頻率鎖相環(huán)）時鐘系統(tǒng)，看門狗，精密模擬比較器湖南人文科技學院畢業(yè)設計 13 (Comparator)，帶有 3個捕獲 /比較寄存器的 16位定時器 (Timer A)， 48個 I/O通用引腳、并且端口 P P2有中斷能力， LCD驅動器能直接驅動液晶多達 96段等模塊 。 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 12 第 3 章 IC 卡水表的硬件設計 IC 卡水表系統(tǒng)整體框圖 MSP430F413 超低功耗 IC 卡水表 主要由 MSP430F41電源監(jiān)測、 IC 卡 讀寫模塊、電動閥門、水流傳感器、液晶 （ LCD） ，非易失性存儲器、蜂嗚報警 8個模塊組成 ，其系統(tǒng)框圖如圖 31所示： 圖 3 1 I C 卡 系 統(tǒng) 框 圖 I C 卡 接 口電 動 閘 門蜂 鳴 報 警M S P4 3 0 F4 1 3E E P R O M水 流 傳 感 器L C D電 源 監(jiān) 控 微控模塊 微控模塊是整個水表的心臟，實現(xiàn)水流脈沖、掉電信號、 IC 卡信號、 EEPROM 數(shù)據(jù)的采集和讀寫 ，完成顯示驅動模塊的控制等功能。但是 MSP430F413單片機 的電壓范圍圖 22 MSP430F413 引腳結構 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 11 史 ~，且電流在 ~400μ A之間變動。 MSP430F413 芯片介紹 MSP430F413采用 ~，有 5種低功耗模式，最低耗電在 ，活動模式耗電在 205μA， I/O 輸入端口的漏電流最大僅 50mA， 從低功耗模式轉向活動模式只需 6μs，這些特性使得單節(jié) 6年 ， 達到了業(yè)界要求的工作年限標準。 MSP430系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境 溫度為 40~+80℃，因此很適合作為便攜儀表和水、電、熱表的主控芯片。 MSP430單片機具有如下特點： 低電壓、超低功耗 MSP430 系列單片機，在 ~ 電壓、 1MHz 的時鐘條件下運行，工作電流 在()μA；具有 16個 任意嵌套的中斷源 ，使用靈活方便；將 CPU置于省電模式時，用中斷方式可喚醒程序，其過度響應時間小于 6μs，編制出的源代碼程序實時性較高。 當今 MSP430系列單片機逐漸成為主體，其強大的功能，正是本文選擇的首要原因。它無機械接觸平常不需要帶電工作。每經(jīng)過霍爾元件一次，即由霍爾元件輸出一個計數(shù)脈沖。 8) 加密功能 對 IC 卡及水表內的信息進行加密，做到一卡一表，使系統(tǒng)不易被仿制和非法使用。當電壓低于 3V時，水表的液晶顯示屏顯示“ 換電池 ”提醒用戶及時換電池，蜂鳴器發(fā)出響聲提示用戶。 5) 根據(jù)系統(tǒng)的要求繪制系統(tǒng)硬件電路圖，完成成品設計。 5) 水量不足提示：當表中剩余水量小于 時，自動關閉閥門， 提示用戶購水 ，插卡后開閥，可繼續(xù)使用剩余水量直到為 0時，關閥 。第三， IC 卡水表不僅能實現(xiàn)階梯水價，而且可以幫助自來水公司用最簡單的方式收費，解決拖欠水費的難題。而分立式的 IC 卡水表 收費系統(tǒng)則無需考慮這一問題 ， 這為管理部門和用湖南人文科技學院畢業(yè)設計 3 戶提供了極大的便利。 IC 卡 水表實行先買水后用水 的原則， 完全改革了傳統(tǒng)的水費收取模式，充分體現(xiàn)了水 的 商品性。因而迫切的需要一種新型的水表計費系統(tǒng)， 而 具有通訊功能的 IC 水表計費系統(tǒng)正是一種新型的水表計費系統(tǒng)。 IC 卡工業(yè)水表，改革 了 傳統(tǒng)抄表與收費問題，改用 IC卡實現(xiàn)預付費，完成 了“先付費再用水”和持卡消費的先進模式，減少勞動強度，節(jié)約勞動力；水量記錄、計費由計算 機完成，準確、可靠、及時 ， 鼓勵用戶節(jié)約用水。這種水表除具有傳統(tǒng)水表的功能外，還具有用預存水費、欠費提示、欠費停水等功能，大大提高了用水管理效率。 Flow Sensor。 然后 啟動 水流傳感器 ， 檢測水流量 ，并將 水流數(shù)據(jù)送入 MSP430F413執(zhí)行下一步操作， 同時將數(shù)據(jù)保存在 EEPROM（ Melectrically Erasable Programmable Readonly） 存儲器 上，以便以后的查閱。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。節(jié)約水 資源是我國當前一項十分重要的戰(zhàn)略措施。s freshwater resources, however, China39。對于傳統(tǒng)水表，人工抄表和收費一直是兩個效率很低的環(huán)節(jié)。為用戶安裝具有 IC 卡接口的計量儀表， 是 通過 IC卡作為傳輸介質，在用戶和管理部門之間傳輸 信息，自動實現(xiàn)計量儀表的抄收以及繳費工作。 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 2 根據(jù)國家發(fā)展計劃委員會、國家建設部頒發(fā)的《城市供水價格管理辦法》第二十七條關于“城市供水應實行裝表到戶、一戶一表、計量收費”的具體要求，各省、市都結合當?shù)氐膶嶋H情況，積極推進實施“一戶一水表”工程。所以在“一戶一水表”改造工程中，選擇優(yōu)質的 MSP430的超低功耗 IC 卡智能水表是改造 工程中的關鍵 [2]。能很好地解決零散居民客戶、臨時用水客戶、經(jīng)常欠費客戶的收費問題。當供水企業(yè)將各種信息輸入表中控制系統(tǒng)，水表就能按用戶預付費購得的水量自動開閥供水，水量低于報警值或用盡時可自動關閥停止供水。例如，行業(yè)領頭廠家寧波龍康智能儀表有限公司和深圳華旭科技有限公司 [1]。 2) 利用 讀卡器接口電路 感應 IC 卡上的信息，傳送到 MSP430單片機芯片上控制流量傳感器，開始運行程序， 增、減計數(shù)以及存儲當前的剩余水量和總用水量 ，用液晶顯示顯示用戶數(shù)據(jù)，并對某些情況提出報警。 IC 卡水表系總體方案設計 基于單片機的 IC 卡水表主要是利用 IC 卡接口采集 IC 卡上的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到 MSP430F413芯片讀取， MSP430F413根據(jù)數(shù)據(jù)執(zhí)行相應的指令 ， 其系統(tǒng)框圖如圖 21所示： IC 卡接口是感應 IC 卡上用戶的姓名、水費、可購水量等信息。LCD液晶顯示屏上顯示累計購水量。利用干簧管的簧片在磁鐵的湖南人文科技學院畢業(yè)設計 7 循環(huán)作用下循環(huán)開閉，從而輸出計量脈沖信號。 3) 光電傳感器：在機械水表的轉盤處安裝一個光電轉換器。 總之，干簧管 抗干擾能力強， 不需要供電，采用高能干電池，無需交流電， 使用 干電池配合存 能 儲器 使用 5年以上。 430 系列單片機是一種超低功耗的混合信號控制器 。 系統(tǒng)工作穩(wěn)定 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 9 上電復位后，首先由 DCOCLK啟動 CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及 穩(wěn)定時間。 MSP430系列單片機由很多模塊組成。其優(yōu)點有： 1）處理位數(shù)多： 51 單片機和 430 單片機的主 要區(qū)別是 51是 8 位的 ； 430 是 16 位的 ， 開發(fā)環(huán)境都有相應的 C開發(fā)環(huán)境。 3）集成性強、有很大的擴展空間： 89C51 系列單片機由于其內部總線是 8 位的，其內部功能模塊基本上都是 8位的 。單片機的選擇是決定水表性能的關鍵因素，本次設計采用德州公司的一類具有 16位總線的帶 Flash的 MSP430F413單片機，由于其性價比和集成度高，受到廣大技術開發(fā)人員的青睞。如圖 32所示： 電壓檢測芯片采用 R3111H301C低電壓檢測芯片， 它 輸出電壓為 ，最大工作電流為 ；它 集成 度高 ，完全滿足系統(tǒng)低功耗設計的要求。 圖 3 3 光 電 傳 感 型 電 機 閘 門 光電傳感器的原理 光電傳感器是指能夠將可見光轉換成某種電量的傳感器。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個極－ 發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。此時，光電流與光照強度成正比，光敏二極管處于導通狀態(tài)?？紤]到現(xiàn)有的水表中，旋翼式水表結構簡單，測量范圍寬，靈敏度高，外形尺寸小，精確度已被廣大用戶所接受；因此本水表的流量 傳感器還是基于機械水表的旋翼式結構，而通過在葉輪上安裝磁鐵與微型干簧管等機構，將葉輪的旋轉轉換成電脈沖信號，以實現(xiàn)頻率脈沖計數(shù)，進而實現(xiàn)水流量的計量。 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 17 造成計數(shù)偏差，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，將 3個干簧管分別通過上拉電阻接人單片機的 3個不同的 I/O口。 圖 36 計數(shù)單元電路及讀卡器接口 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 18 因設置一個每轉對應流量為 ，一個計量脈沖就對應 。 1） IC 卡的安全技術 信息安全就是保證數(shù)據(jù)在確定的時間、地點、條件下，只能被確定的對象所使用 IC卡正是為了解決數(shù)據(jù)的安全問題而設計的。 )V，噪聲容限也較高等等。最新的 IC 卡芯片還包含一個加密的輔助電路。 3 個輸入端分別為時鐘脈沖輸入端、正轉 /反轉控制輸入端、全步 /半步控制輸入端。它們的有效工作時間都比較短。 本液晶采用的是 LCD5711，低功耗段式液晶屏，該顯示器具有漢字顯示和 8位數(shù) 字顯示，具有 20個段位引腳和 4個 COM引腳，滿足配合單片機的液晶驅動模塊顯示數(shù)據(jù)的需求?？刂破?/驅動器由基本定時器 BT控制其掃描頻率，含有驅動外部直接連接的 LCD 的全部功能模塊，其功能為自動從顯示緩存中讀取數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生公共端信號 COM和段信號 SEG。 SDA和 SCL都需要和正電源間各接一個電阻上拉。 3) IC 卡的剩余水量值為 0。其 程序主要用于系統(tǒng)初始化，判斷是否符合用水條件。其程序見附錄 1，單元流程圖如圖 42所示： 讀寫卡單元 參照 小節(jié)可知：此次設計的水表成熟的利用 IC 卡技術，采用 SLE4442 邏輯加密卡，可有效的保護 IC 卡信息。 在設計中，學會了如何熟練地查找、篩選資料，如何很好地利用工