随着各种新技术和新材料的出现,IC卡水表将会具有更优越的使用性能,也会以更为低廉的价格进入千家万户。
1.3 研究内容
本文将以医院水表为研究对象,设计以芯片msp430f149为核心的水表IC卡控制系统。此水表不仅能够按照使用时间计费,放卡后出水,拿卡后停水,还能够通过设置用户每天的用水量上限来限制用水,杜绝浪费。并且该水表上可以显示日期和时间以及用户的消费金额和卡上余额。
2 总体方案设计
2.1 功能需求分析
本课题设计的水表所要实现的功能如下:
(1)显示功能
水表能将用水量,IC卡余额,以及卡号等信息在屏幕上显示出来。输入的数字也能在上面显示,操作时还能显示提示字符。
(2)人机交互功能
水表可以人为的设置用水上限,也可以查询用水记录。
(3)手动复位功能
当水表死机或出现其它问题时可以人为复位,避免损失。
(4)用水控制功能
水表要能实现放卡后出水,拿卡后停水。
(5)计时收费功能
水表能根据使用时间收费。
(6)通信功能
在水表管理系统上可以给IC卡充费,还可以查询用水记录。
(7) IC卡扣费功能
水表放卡出水的同时会扣除卡内金额。
(8)报警功能
IC卡余额不足或水表出现故障时会响。
(9)日期时间显示功能
水表上能显示日期和时间。
图2.1的水表系统工作图描绘了整个系统各个区之间的关系。
图2.1 水表系统工作图
2.2 方案设计
根据水表要实现的功能,本次设计决定以单片机msp430f149为主芯片来设计IC卡水表控制系统电路。控制电路包括中央处理模块,显示模块,键盘模块,复位模块,阀门控制模块,通信模块,报警模块,读卡器模块,还有时钟、电源、JTAG测试等基本模块。
(1)中央处理模块:采用MSP430f149单片机作为核心,将其他模块有机的融合为一个整体,可以完成数据处理的功能。
(2)显示模块:采用LCD12864液晶显示屏,显示所需信息。
(3)键盘模块:设计4*4矩阵键盘,实现人机交互功能。
(4)复位模块:采用阻容复位电路,可以实现系统手动复位与上电复位。
(5)阀门控制模块:由继电器和电磁阀组成,完成出水停水的功能。
(6)通信模块:采用MAX485芯片,水表控制器和上位管理系统进行基于RS-485协议的串行通信。
(7)读卡器模块:采用MFRC500和M1卡,实现扣费等功能。
(8)报警模块:使用蜂鸣器,卡余额不足或水表出现故障时蜂鸣器会响。
(9)时钟模块:给系统提供时序。
(10)电源模块:采用的电源电压为5伏,器件选择AMS1117-3.3,完成电压变换和供电功能。
(11)JTAG测试模块:完成芯片内部的测试。
(12)实时时钟模块:采用DS1302芯片,可以实时的显示当前的日期和时间。
2.3 本章小结
本章介绍了水表需要的各种功能,又从功能需求出发将系统划分为中央处理模块,显示模块,键盘模块,复位模块,阀门控制模块,通信模块,报警模块,读卡器模块,还有时钟、电源、JTAG测试等12个基本模块。为后面的软硬件设计奠定了基础。