【正文】 電壓低于門檻電壓，LBO引腳輸出為低電平。LL2為CoilCraft的DO1608C103表貼磁芯電感，電感值為10Uh。圖中，MAX1677的輸入電壓Vin=3V，輸出兩路電壓Vout1和Vout2，分別是+5V和10V，+5V為系統(tǒng)電源，而10V作為液晶顯示模塊的背光電源。其輸入電壓范圍（）較大，可以依據(jù)不同系統(tǒng)提供的安裝電池的空間和所需的不同電池電壓與容量，靈活的選擇電池的種類。本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)采用電池供電，其輸入電壓為+3V，所以電源部分的設(shè)計(jì)要求為+3V輸入，+5V和10V雙電壓輸出。所以，使用液晶模塊時(shí)，需要設(shè)計(jì)專門的液晶電源電路。在進(jìn)行液晶顯示模塊的硬件調(diào)試時(shí)務(wù)必注意正確的接線，尤其是正負(fù)電源的接線不能有錯(cuò)，否則會(huì)燒壞電路上的芯片。RST是復(fù)位腳，接高電平Vout1。該液晶顯示模塊使用KS0108B作為列驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用KS0107B作為行驅(qū)動(dòng)器。 設(shè)計(jì)中單片機(jī)選用ATMEL公司的芯片AT89C51，它可以完全滿足設(shè)計(jì)的功能要求。25V。RS232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于發(fā)送端，規(guī)定－5V～－15V表示邏輯“1”（MARK信號(hào)），用＋5V～＋15V表示邏輯“0”（SPACE信號(hào)），內(nèi)阻為幾百歐姆，可以帶2500pF的電容負(fù)載。這22根信號(hào)線又分為主、輔兩個(gè)信道，大多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信號(hào)線。RS232C是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，全稱為EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)（Electoronic Industrial Associate Remended Standard232C）。串口電平轉(zhuǎn)換電路采用Maxim公司的MAX3232實(shí)現(xiàn)。圖7中的U3為H6152的對(duì)外接口，17腳對(duì)應(yīng)H6152板上的J3的17針，811腳對(duì)應(yīng)H6152板上的J4的14針。本設(shè)計(jì)的外部時(shí)鐘電路是將XTAL0(18腳)和XTAL1(19)腳分別對(duì)接外部晶體和微調(diào)電容的兩端所構(gòu)成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，則XTAL1不接。XTAL0 和 XTAL1 分別為反向放大器的輸入和輸出。硬件電路由單片機(jī)模塊、串口電平轉(zhuǎn)換模塊和H6152讀寫模塊3部分電路組成，、。單片機(jī)AT89C51是本設(shè)計(jì)的核心器件，它主要完成了對(duì)射頻卡（MIFARE 1卡）的讀寫操作。（8）工作溫度：40～+85℃.（9）最大讀寫距離：50mm。（6）電源電壓：+5V。（4）天線輸出阻抗：50K歐姆。（2）串行通信波特率：9600bps、19200bps、38400bps和57600bps4種可選。H6152需外界+5V電源供電。H6152讀寫模塊操作簡(jiǎn)單方便，讀寫過(guò)程穩(wěn)定有效。（3）引腳3：供電LED指示的正端。J3口共有7針，包括RS232/422的接口引腳和讀寫器模塊的電源端，接地端，具體的功能定義如下：（1）引腳1：保留引腳（2）引腳 2：＋5V電源腳（3）引腳 3：接地端（4）引腳 4：A路串行接收RxD（RS232/422）（5）引腳 5：A路串行發(fā)送TxD（RS232/422）（6）引腳 6：B路串行接收RxD（RS422）（7）引腳 7：B路串行發(fā)送TxD（RS422）J4口為4針接口，提供電源和操作狀態(tài)的LED燈指示信號(hào)，具體的定義如下：（1）引腳1：讀過(guò)程LED指示的正端。11 10 H201014x20 ○1○○○○○○○○○○○ H6152讀寫模塊 H6152基本結(jié)構(gòu)示意圖。EEPROM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內(nèi)）仍將被保持，用戶所要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被存放在該單元中。RAM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內(nèi)）將被清除。RAM/ROM 單元RAM主要配合控制及算術(shù)運(yùn)算單元，將運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行暫時(shí)的存儲(chǔ)。是卡片中內(nèi)建的中央微處理機(jī)（MCU)單元。它主要進(jìn)行對(duì)整個(gè)卡片的各個(gè)單位進(jìn)行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個(gè)步驟。因此每個(gè)扇區(qū)可獨(dú)立地應(yīng)用于一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合。認(rèn)證及存取控制模塊在確認(rèn)了上述的三個(gè)步驟，確認(rèn)已經(jīng)選擇了一張卡片時(shí)，程序員對(duì)卡片進(jìn)行讀寫操作之前，必須對(duì)卡上已經(jīng)設(shè)置的密碼進(jìn)行認(rèn)證，如果匹配，則允許進(jìn)一步的Read/Write操作。當(dāng)讀寫器收到這一字節(jié)后，可以對(duì)卡片進(jìn)行深一步的操作，例如，可以進(jìn)行密碼驗(yàn)證等等。以使卡片真正地被選中。Anticollision模塊（防重疊功能）啟動(dòng)工作時(shí)，卡片讀寫器將得到卡片的序列號(hào)Serial Number?？ㄆx寫器中的MCM中的Anticollision防重疊功能配合卡片上的防重疊功能模塊，由程序員來(lái)控制讀寫器，根據(jù)卡片的序列號(hào)來(lái)選定一張卡片。Anticollision模塊：防止（卡片）重疊功能 如果有多張Mifare 1卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，AntiCollision模塊的防重疊功能將被啟動(dòng)工作，在程序員控制下的卡片讀寫器會(huì)與每一張卡片進(jìn)行通信，取得每一張卡片的系列號(hào)。如果不進(jìn)行第一步的ATR工作，讀寫器對(duì)卡片的其他操作（Read/Write等）將不會(huì)進(jìn)行。（2）數(shù)字電路部分模塊一方面送調(diào)制/解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。Mifare 1射頻卡包含了兩個(gè)部分：RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。（10）工作溫度范圍：20 +50。（8）106kbps 的快速數(shù)據(jù)傳輸速率。（6）數(shù)據(jù)可保存10年，可反復(fù)寫10萬(wàn)次。（4）具有防沖突機(jī)制、支持多卡操作。（2）每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組（2個(gè)）密碼及存取權(quán)限設(shè)置。Mifare 1射頻IC卡的主要性能指標(biāo)如下。卡片本身不帶電池供電，工作時(shí)將卡片放在讀寫器的有效工作區(qū)域，卡片讀寫器的天線發(fā)送無(wú)線電載波信號(hào)耦合到卡片上的天線提供電源能量，其電壓可達(dá)2V以上，足以滿足卡片上的IC電路供電需要。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模式下，CPU停止工作。在芯片擦除操作中，代碼陳列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。當(dāng)CPU不對(duì)P3口進(jìn)行SFR尋址訪問(wèn)時(shí)，即用作第二功能輸出/輸入線時(shí)，由內(nèi)部硬件使鎖存器Q置1。P3口輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫入全1，此時(shí)P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。（4）P0口（39～32腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。（2）XTAL2（18腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。 89C51單片機(jī)引腳及其功能。（9）具有節(jié)電工作方式，即休閑方式和掉電方式。（7）一個(gè)全雙工UART的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信。（5）兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式。（3）片內(nèi)4KB程序存儲(chǔ)器Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。3 智能水表的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 89C51單片機(jī)的基本組成在一小塊芯片上，集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分，即89C51單片機(jī)芯片內(nèi)包括：（1）一個(gè)8位的微處理器（CPU）。接地線盡量加粗，如果地線比較窄，接地電位則隨著電流的變化而變化，致使微控制器的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗干擾性能變壞。這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz－20MHz 范圍內(nèi)阻抗小于 1 歐姆，而且漏電流很??；c、電容引線盡量短，特別是高頻旁路電容不用引線。通常有下述的抗干擾措施。在要求電源質(zhì)量不是很高的智能水表系統(tǒng)中，取得了比較好的效果。因此消除電源干擾是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要一步。電路中微控制器的復(fù)位線，中斷線，以及其它一些控制線最容易受外界噪聲的干擾。為防止用戶采用電磁干擾來(lái)進(jìn)行偷水、竊水活動(dòng)，另外增加了一個(gè)防人為電磁干擾的措施，即和計(jì)量發(fā)訊干簧管并排再放置一干簧管，但它的觸動(dòng)開關(guān)值比發(fā)訊干簧管稍高，因此，當(dāng)用戶用電磁進(jìn)行干擾時(shí)，只要磁力高過(guò)一定限值，防電磁干擾的干簧管閉合，單片機(jī)檢測(cè)到此信號(hào)即可進(jìn)行相應(yīng)操作，有效防止人為的電磁干擾現(xiàn)象。在一般的控制系統(tǒng)中，干擾竄入的渠道有三種：空間干擾（場(chǎng)干擾），通過(guò)電磁波竄入系統(tǒng)；過(guò)程通道干擾，干擾通過(guò)與主機(jī)相連的前向通道、后向通道以及與主機(jī)相連的相互通道進(jìn)入；電源干擾。采用這種方法后，可有效防止IC卡的非法復(fù)制與數(shù)據(jù)非法修改，保證IC卡的安全性。（2）對(duì)IC卡信息的加密和解密設(shè)計(jì)。在選擇功率器件時(shí)采用較高的安全系數(shù)，進(jìn)行軟件優(yōu)化和固化，從而提高各模塊部件的互換性、可靠性和可修復(fù)性。單片機(jī)通常處于掉電模式下，當(dāng)有水流計(jì)量中斷、插卡中斷、磁干擾輸入中斷、報(bào)警中斷或欠壓中斷輸入時(shí)，才喚醒，執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序。用戶需要查詢時(shí)，打開防水蓋，按鈕閉合，接通液晶電源顯示所需信息； （3）軟件設(shè)計(jì)時(shí)盡量使單片機(jī)處在低功耗的掉電模式下，并配合外部電路降低系統(tǒng)功耗。包括：（1）采用低壓差的電源穩(wěn)壓芯片；（2）采用液晶顯示相關(guān)信息，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。 要降低系統(tǒng)功耗，其他的器件也必須為低功耗型，如選用 COMS（Complementary Metal Oxide Semiconductor 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）器件，CMOS 器件，它最大的優(yōu)點(diǎn)是微功耗（靜態(tài)功耗幾乎為零），其次是輸出邏輯電平范圍大，因而抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)它的工作溫度范圍也很寬。 閥門是IC卡智能水表的重要器件，本系統(tǒng)中采用的是電動(dòng)球閥，它對(duì)工作電壓要求不高，在3V電壓下也能正常工作，而且工作時(shí)電流僅50mA，可以直接驅(qū)動(dòng)。并且這兩種省電模式的切換方式非常簡(jiǎn)單，只要在單片機(jī)的 PCON 寄存器的 IDL 位置位即可進(jìn)入空閑模式，同樣對(duì) PD 位置位進(jìn)入掉電模式。 AT89C51單片機(jī)是目前簡(jiǎn)單易用且低功耗特性好的兼容 51 語(yǔ)言的中小型單片機(jī)，其具有兩種低功耗模式，即空閑和掉電模式。即當(dāng)蓋子打開時(shí)，使它們進(jìn)入工作狀態(tài)；而當(dāng)蓋子蓋上時(shí)，是它們停止工作，從而達(dá)到節(jié)電的目的、可靠性與抗干擾性設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)本IC卡水表作為家庭用表，采用了交/直流兩種供電方式，但在以下兩種情況下，必須采用直流供電：（1）在停電的情況下；（2）某些場(chǎng)合無(wú)法采用交流供電的情況下。它們的有效工作時(shí)間都比較短。當(dāng)IC卡插入讀/寫器時(shí)，首先讀入的是卡中的密碼，以判斷此IC卡的合法性；水表在判斷了卡的合法性后，讀入所購(gòu)水量并和水表內(nèi)剩余水量累加，同時(shí)將卡上購(gòu)水量單元清零；回寫水表上用水量、剩余水量等信息，以便下次購(gòu)水時(shí)自來(lái)水公司讀取，實(shí)現(xiàn)水表信息的回饋功能。其耗電小，并保持了原有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確度高的優(yōu)點(diǎn)。 流量傳感器是水表中的傳感器部分，是實(shí)現(xiàn)正確計(jì)量的基礎(chǔ)。因此，必須對(duì)現(xiàn)有的電平開關(guān)式電磁閥進(jìn)行改進(jìn)，采用雙穩(wěn)態(tài)電磁閥，即閥門開/關(guān)由電脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)水表而言，閥門是被控對(duì)象，控制著進(jìn)水的開/關(guān)狀態(tài)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中單片機(jī)時(shí)鐘電路采用晶振12MHz，復(fù)位采用按鍵電平復(fù)位電路。 AT89C51脈沖提取電路電磁閥控制電路安全保護(hù)電路IC卡讀寫電路IC卡讀寫電路液晶顯示電路通信接口電路記憶單元電路IC卡座通信插座去脈沖電磁閥來(lái)自水量傳感器圖21 IC卡智能水表原理框圖 AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。它能方便地讀取IC卡的數(shù)據(jù)，并控制電磁閥和液晶顯示器的工作，同時(shí)還可以將水表的數(shù)據(jù)存入E2ROM進(jìn)行永久保存并可通過(guò)串口送至表外的數(shù)據(jù)終端，大大地提高了該水表的智能化的功能。該CPU芯片內(nèi)置4K的程序存儲(chǔ)器，有32個(gè)多功能的I/O口，具有多個(gè)可編程的中斷I/O口和數(shù)據(jù)串行通信口。 智能水表方案設(shè)計(jì)本水表電路的硬件設(shè)計(jì)原則是在低功耗的前提下，實(shí)現(xiàn)多功能， 所示。 當(dāng)用戶插入購(gòu)買水后的IC 卡時(shí)，水表將自動(dòng)把水表結(jié)余水量與本次購(gòu)買水量進(jìn)行累計(jì)。，保證卡上數(shù)據(jù)安全性 對(duì)IC卡及卡表內(nèi)信息進(jìn)行加密，作到一卡一表，使系統(tǒng)不易被仿制和非法使用。 為方便于用戶及時(shí)購(gòu)買水卡，當(dāng)用水量剩下最后一定量時(shí)，水表開始通過(guò)指示燈閃爍等方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒用戶應(yīng)該及時(shí)購(gòu)買水。2 智能水表總體設(shè)計(jì) 智能水表的功能作為供水計(jì)量、自動(dòng)計(jì)費(fèi)的IC卡智能水表應(yīng)該具有以下功能：，自動(dòng)執(zhí)行供、停水 當(dāng)用戶將購(gòu)得的水卡（IC卡）插入水表時(shí)，表內(nèi)系統(tǒng)在確認(rèn)該卡有效后，自動(dòng)打開閥門，進(jìn)行正常供水。（4）提供方便的統(tǒng)計(jì)查詢功能，便于全面、及時(shí)地了解情況，為決策提供依據(jù)。（2）建立自來(lái)水公司計(jì)算機(jī)信息管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自來(lái)水供應(yīng)、自來(lái)水用戶及自來(lái)水公司員工的科學(xué)化管理；建立完善的財(cái)務(wù)核算管理，使自來(lái)水公司的日常工作和管理流程化、自動(dòng)化、科學(xué)化，提高自來(lái)水公司的服務(wù)質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已批量生產(chǎn)，而大多數(shù)國(guó)家尚在研制中。（3）特種水表的發(fā)展，如熱量表（或熱能表）、污水表、特大流量計(jì)量水表（1米以上）的使用也是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外水表的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)當(dāng)前水費(fèi)收費(fèi)難，不少地區(qū)和城市水費(fèi)欠賬的現(xiàn)象很多，如天津市一年可達(dá)1000萬(wàn)元。（2）ＩＣ卡、ＴＭ卡（智能卡式）水表和代碼式水表將成為主流產(chǎn)品。它具有限量用水、解決用水收費(fèi)糾紛的功能，這是其它抄表方式及普通水表上門抄表方式所不能比擬的，并且智能卡水表如同普通水表，無(wú)需鋪設(shè)管線及線路維護(hù)，安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單；另外，智能卡水表自帶數(shù)據(jù)采集模塊、電源部分、電磁閥（電動(dòng)閥）控制，由智能卡讀入預(yù)購(gòu)水量等信息，使用簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠；并且它的前期投資費(fèi)用低，因此正日益受到供水管理部門的青睞當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水表的技術(shù)、工藝都在不斷更新，逐步向下面幾個(gè)方面發(fā)展：（1）遠(yuǎn)傳戶外抄讀和計(jì)算機(jī)物業(yè)