【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 +=3 V，V=1 V，則差壓為+2 V。 由于可以在不同的I/O引腳上存在不同的極性電壓，因此也可以V+=1 V，V=3V，則差壓為－2 V。計(jì)算2個(gè)引腳末端的電壓差，為|+2－（－2）|=4 V，可以看出絕對(duì)差壓信號(hào)產(chǎn)生了有效的動(dòng)態(tài)范圍。雖然輸入與運(yùn)放相聯(lián)，但沒(méi)有改變內(nèi)部線路，所以輸入極性可編程且不影響輸入的阻抗和動(dòng)態(tài)性能。單端運(yùn)放可以使用一個(gè)輸入和(或)輸出引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)需要，調(diào)整增益，以達(dá)到需要輸出的電平值。 ispPAC10工作時(shí)，由單一的+5 V供電， V參考基準(zhǔn)電壓。參考電壓可通過(guò)電壓參考模式或VREFOUT引腳有效輸出到外部熱泵系統(tǒng)中， V，而與輸入模式電平無(wú)關(guān)需要時(shí)，可用一外部電壓替代VREFOUT，但可選的普通模式輸出電壓VCM必須由用戶通過(guò)CMVIN輸入引腳提供，～，當(dāng)用外部電壓代替，并且PAC10必須被編程時(shí)，在每一個(gè)PAC模塊的基礎(chǔ)上。輸出電壓量經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換后接到CPU中，通過(guò)PID算法對(duì)液位上限、下限的設(shè)置。根據(jù)不同的電壓值對(duì)應(yīng)著不同的液位來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)、出水閥們的控制。但設(shè)置時(shí)ispPAC10不能超過(guò)5 V電源信號(hào)調(diào)節(jié)[8] 。 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要由主程序、采樣程序和PID算法程序和一些子程序組成。主程序的流程圖如圖214所示：圖214 主程序流程圖主程序的主要功能是完成CPU的初始化，設(shè)置液位的上限和下限，顯示實(shí)時(shí)液位值，鍵掃描等工作。采樣和數(shù)據(jù)處理模塊：本系統(tǒng)利用定時(shí)循環(huán)輪流對(duì)8個(gè)液位進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用PID控制方案。由于本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)，所以我們采用了增量式PID控制。根據(jù)遞增原理可得：式中：則增量控制算法為：根據(jù)以上推導(dǎo)，得到增量式PID控制算法的程序流程圖如圖215所示。 圖215 增量式PID控制算法的流程圖用戶可以通過(guò)鍵盤設(shè)定液位的上限值和下限值，以及在任意時(shí)候顯示液位的上下限值。當(dāng)液位的高度超出或低于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，以提醒操作人員進(jìn)行及時(shí)的處理。 抗干擾對(duì)策硬件抗干擾設(shè)計(jì)：系統(tǒng)電源是一個(gè)重要部件，又是與外部電網(wǎng)直接聯(lián)系的部分，為了防止從電源系統(tǒng)引入干擾信號(hào)，在電源輸入端設(shè)置低通濾波器，濾去高次諧波成份。另外還采用了eCOG1k中的看門狗定時(shí)器，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)硬件抗干擾的能力。軟件抗干擾設(shè)計(jì)：在程序設(shè)計(jì)時(shí)，將各程序模塊分區(qū)存放，彼此之間空出一些存儲(chǔ)單元，在這些單元中填充FF（RST指令）。同時(shí)對(duì)程序中重要的跳轉(zhuǎn)和調(diào)用子程序指令前均加入三個(gè)NOP指令，以保證程序流向的正確性，因?yàn)镻C只要錯(cuò)一個(gè)數(shù)碼，那么整段程序就會(huì)面目全非，從而造成檢測(cè)系統(tǒng)的混亂。利用滑動(dòng)平均濾波法求取平均值。將最近6次采樣得到的液位值，去除最大值和最小值，剩下的4個(gè)數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值。該液位智能控制系統(tǒng)采用了單片機(jī)作為主控制器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，由于應(yīng)用了PID控制方案，系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，具有一定的實(shí)用價(jià)值。第3章 IC卡及指紋終端介紹 IC卡原理簡(jiǎn)介IC卡工作的基本原理是：射頻讀寫器向IC卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)IC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，這樣在電磁波激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷；在這個(gè)電荷的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接受讀寫器的數(shù)據(jù)?！岜肐C卡系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分。軟件包括IC卡熱泵供熱管理系統(tǒng)軟件、智能接觸式IC卡計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置中PIC程序。硬件則包括裝有供熱管理系統(tǒng)軟件的PC機(jī)、液晶顯示屏、智能接觸式IC卡片、IC卡讀寫器、IC卡計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置、控制閥和現(xiàn)場(chǎng)流量采集儀表。這其中，流量采集儀表即是熱泵熱水出口流量的檢測(cè)儀表。用智能IC卡對(duì)熱泵進(jìn)行計(jì)費(fèi)和管理控制的基本思想是對(duì)供應(yīng)熱水的用戶建立與之相對(duì)應(yīng)的IC卡計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置和IC卡賬號(hào)，以預(yù)付款的方式進(jìn)行供熱水。用戶先在供應(yīng)熱水的管理部門往IC卡中存入一定量的金額，管理部門通過(guò)IC卡讀寫器將相應(yīng)數(shù)額充入IC卡中，用戶持充值后的IC卡插到智能熱泵計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置中，如果用戶卡上的信息正確且通過(guò)合法性檢查，則供熱控制閥開(kāi)啟，開(kāi)始供應(yīng)熱水。在供熱過(guò)程中，流量采集儀表測(cè)量出熱水的流量、溫度、壓力，并將測(cè)得的物理量通過(guò)AD590轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由RS232標(biāo)準(zhǔn)串口傳輸給IC卡計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置計(jì)算當(dāng)前用戶熱能費(fèi)率，進(jìn)行實(shí)時(shí)累加，并從IC卡中扣除費(fèi)用。 熱泵IC卡管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵部分IC卡管理系統(tǒng)的組成有硬件也有軟件，如何把硬件和軟件較好地組織在一起實(shí)現(xiàn)供熱水管理，是問(wèn)題的關(guān)鍵。下面就其中幾個(gè)關(guān)鍵部分給予說(shuō)明。 智能IC卡SLE4418選擇型號(hào)及功能介紹IC卡是用來(lái)使用和管理熱泵系統(tǒng)的媒介，本系統(tǒng)選擇西門子公司的接觸式IC卡SLE4418。SLE4418IC卡共有10248位EEPROM，可逐字節(jié)地進(jìn)行寫操作與刪除操作，每個(gè)字節(jié)都有具有程序?qū)懕Ｗo(hù)位。除了以上功能外，SLE4418還帶有程序密碼校驗(yàn)邏輯(PSC)，此卡的基本特點(diǎn)如下：①具有10248位的EEPROM存儲(chǔ)器；②以字節(jié)為編址單位；③具有10241位保護(hù)存儲(chǔ)器，保護(hù)存儲(chǔ)器設(shè)置后不可撤消；④三線串行總線；⑤可進(jìn)行10萬(wàn)次擦寫操作；⑥數(shù)據(jù)保存10年；⑦卡內(nèi)具有2個(gè)字節(jié)的PSC程序加密位，數(shù)據(jù)僅在密碼檢驗(yàn)正確后，方可進(jìn)行寫操作。在本系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由CPU將處理后的指紋圖像信息寫入到IC卡中存儲(chǔ)。本熱泵系統(tǒng)以IC卡作為管理媒介，使裝置能按用戶預(yù)付費(fèi)購(gòu)得的熱量開(kāi)閥供熱水，當(dāng)預(yù)購(gòu)熱水量用盡時(shí)，需要自動(dòng)關(guān)閉供熱閥，中斷熱供應(yīng)。由于IC卡是信息傳送途徑，安全方面有可能會(huì)被人利用失卡、竊卡、偽卡作案，還有設(shè)法找出IC卡上有效數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行修改。因此選擇合適的IC卡，是影響整個(gè)熱泵供熱管理系統(tǒng)安全性和可靠性的重要因素。 IC卡通信協(xié)議這種通信用RS232為物理接口，以MODBUS協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)，通信協(xié)議描述了IC卡終端請(qǐng)求訪問(wèn)微機(jī)和IC卡終端的過(guò)程，以及怎樣偵測(cè)并記錄錯(cuò)誤。協(xié)議制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式，決定了每個(gè)IC卡終端需要的設(shè)備地址，在通信過(guò)程中按識(shí)別地址發(fā)送消息，微機(jī)和IC卡終端按協(xié)議決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要反饋，它們還將生成反饋信息并在協(xié)議中發(fā)出。1）微機(jī)和IC卡終端間采用的是基于RS232總線的主從方式點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，各為主、從屬設(shè)備，被呼叫時(shí)響應(yīng)，或主發(fā)；主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為響應(yīng)；如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。2）微機(jī)和IC卡終端可作為主從設(shè)備，主從設(shè)備中建立了主設(shè)備查詢和從設(shè)備回應(yīng)消息的格式；在通信接收過(guò)程中如果發(fā)生錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯(cuò)誤命令并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對(duì)等”，如果一設(shè)備發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)主設(shè)備接收到消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。3）通訊方式全兼容，采用異步通信，起始化1位，數(shù)據(jù)位8位，停止位l位，無(wú)校驗(yàn)。、。 系統(tǒng)安全性為了提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用了以下幾方面的措施 ：①數(shù)據(jù)庫(kù)安全機(jī)制 對(duì)于涉及數(shù)據(jù)庫(kù)修改的操作人員，創(chuàng)建每人惟一的賬號(hào)密碼，對(duì)于可修改數(shù)據(jù)的人嚴(yán)格管理，保證無(wú)關(guān)人員無(wú)法操作數(shù)據(jù)，并且系統(tǒng)軟件準(zhǔn)確記錄每條重要數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、修改人和時(shí)間，保證非法數(shù)據(jù)都有蹤可尋；②IC卡和計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置 發(fā)行IC卡時(shí)，在IC卡的數(shù)據(jù)保存區(qū)寫入系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符，IC卡上的標(biāo)識(shí)碼與裝在用戶處的IC卡計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置是惟一對(duì)應(yīng)的，每張IC卡上的購(gòu)熱數(shù)據(jù)必須由該卡對(duì)的計(jì)費(fèi)監(jiān)控裝置讀出。只有當(dāng)系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符與裝內(nèi)固化信息相一致后，本裝置才接受用戶通IC卡對(duì)裝置進(jìn)行的各項(xiàng)操作，這樣就免除了戶卡丟失將給用戶造成的不必要損失。③IC卡與指紋結(jié)合進(jìn)行管理 錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù) 錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)包括一致性檢查和錯(cuò)誤處理兩部分。數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)計(jì)算校驗(yàn)和檢測(cè)到數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)被非法改動(dòng)后，開(kāi)始執(zhí)行錯(cuò)誤處理，將一些分析數(shù)據(jù) (如改動(dòng)記錄數(shù)、明細(xì)、改動(dòng)時(shí)間等)提交給系統(tǒng)管理員，由其采取下一步措施(如恢復(fù)到改動(dòng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的狀況、將變動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)記等)。 以上5個(gè)關(guān)鍵部分的實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的可靠性和安全性有很大的保障。其中，IC卡管理系統(tǒng)軟件是供熱部門和供熱用戶之間實(shí)現(xiàn)IC卡充值、管理用戶供熱等重要功能的窗口，直接關(guān)系到對(duì)供熱用戶的管理，它的實(shí)現(xiàn)十分重要。 IC卡管理系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn) IC卡管理系統(tǒng)軟件是實(shí)現(xiàn)IC卡充值、管理用戶供熱的重要部分，它的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)謹(jǐn)、靈活，這樣才能減少操作員犯錯(cuò)的機(jī)會(huì)、減輕工作量、提高工作效率，并且方便對(duì)供熱用戶的管理。下面就其中IC卡系統(tǒng)軟件部分的功能模塊做個(gè)說(shuō)明, 系統(tǒng)軟件功能模塊圖如圖31所示。圖31　IC卡系統(tǒng)軟件功能模塊圖①用戶基本資料模塊對(duì)于新的用戶進(jìn)行資料錄入，在數(shù)據(jù)庫(kù)中新增一條記錄，同時(shí)發(fā)給IC卡。對(duì)于舊用戶，先根據(jù)用戶編碼，從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出用戶記錄，對(duì)于資料變動(dòng)部分，改動(dòng)后予以保存。設(shè)置用戶類型，針對(duì)不同類型的用戶，設(shè)置用戶類型收取不同價(jià)格的費(fèi)用。②收費(fèi)管理模塊用戶憑IC卡購(gòu)買熱量，操作員從IC卡讀出用戶信息，再把用戶所買熱量記錄到IC卡 ，同時(shí)打印票據(jù)。③IC卡管理模塊 用戶遺失IC卡后，前來(lái)掛失并補(bǔ)辦新的IC卡，遺失的舊IC卡作廢。④查詢統(tǒng)計(jì)模塊 提供了多種方式，方便地查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄，可以匯總，也可分戶。還可以根據(jù)操作員設(shè)置，統(tǒng)計(jì)出熱量的售熱情況。⑤系統(tǒng)功能模塊 實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)登陸密碼的修改操作，設(shè)置新的操作員和權(quán)限分配，并且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。數(shù)據(jù)庫(kù)是程序運(yùn)行的基礎(chǔ)，應(yīng)該經(jīng)常性的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的備份，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)或者操作系統(tǒng)崩潰時(shí)，可以利用其進(jìn)行快速恢復(fù)，減少維護(hù)的難度。這5個(gè)功能模塊中，收費(fèi)管理模塊是系統(tǒng)軟件的核心，系統(tǒng)功能模塊是整個(gè)供熱收費(fèi)系統(tǒng)軟件不可缺少的部分，它對(duì)于核心功能起到支持和完善的作用。 指紋識(shí)別技術(shù)在熱泵IC卡管理系統(tǒng)中的應(yīng)用本智能熱泵系統(tǒng)具有高效、可靠的身份認(rèn)證機(jī)制：IC卡配套采用指紋識(shí)別技術(shù)以確定用戶身份的合法性，可在丟失IC卡的情況下，不會(huì)造成用戶的損失。 指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的基本原理指紋識(shí)別的過(guò)程是比較復(fù)雜的。與人工處理不同，計(jì)算機(jī)指紋識(shí)別常 常不直接存儲(chǔ)和比對(duì)指紋圖像，而是在指紋圖像上提取指紋特征并比對(duì)指紋的特征。其基本的識(shí)別原理如圖32所示：圖32 計(jì)算機(jī)指紋識(shí)別的過(guò)程 基于指紋識(shí)別的熱泵IC卡管理系統(tǒng)的組成 本刷卡裝置采用“IC卡+指紋”的雙重識(shí)別模式，真正