曾周未 钱 莹

     来源：《电子技术应用》

     摘要：介绍了一种基于at89c2051单片机和at45d0411ic智能卡开发的智能化流量计量系统。该系统具有精确测量、流量控制、科学计费、数字显示、ic卡智能管理、数据采集、a／d转换和标度换等功能。着重介绍了系统的原理以及硬件与软件设计。

     关键词：单片机

     ic智能卡 流量计量 隔离驱动 程序监控

     近年来，ic智能卡和单片机被广泛地应用到工业控制和家庭智能小区系统中。智能化、可编程控制的仪器仪表是传统的仪器仪表发展的必然方向。本文介绍的是种智能化流量计量系统，该系统主要采用了单片机程控、ic智能卡、数码显示、单簧管计数脉冲信号、数据采集与a／d转换、标度变换、温度传感、仪表放大、用继电器驱动电磁阀门通／断、优化算法以及看门狗监控等技术。该系统与同类系统相比具有功能多、成本低、体积小、功耗低、调试方便、控制精确、抗干扰能力强等特点。更为突出的是系统若进一步扩展，可实现远程收费和维护等功能。

     1 系统的硬件构成与特点

     系统的硬件主要由at89c2051单片机、数据采集与数模转换电路、仪表放大器、ic卡读写器、数码显示器、驱动电路和看门狗电路等组成，其硬件框图如图1所示。

     仪表放大器将温度传感器感应的信号差动放大到a／d转换所需要的幅度值范围，经a／d转换、标度变换后的数据与通过计算器测出的流量信号一起送到单片机，通过优化算法计算出费用。单片机通过控制显示驱动器（max7221）动态显示温差、流量或余额，再利用ic读写电路向ic智能卡at45d041读、写数据。当卡里金额不足时，系统会提醒用户往ic卡里加费，否则系统的驱动电路就自动切断流体的通路（卡里余额可续存），从而达到智能化流量控制和科学计费的功能。系统还采用看门狗电路和隔离电路，提高运行稳定性和干扰能力。

     1.1 单片机

     单片机采用atmel公司的89c2051，内置128字节ram、2k字节闪速内存储器、2个16位计数器／定时器、15个i／o口和5个中断源、一个全双工串行口、一个精确的模拟比较器、片内振荡器和时钟电路。外部有20条引脚，比其了类型单片机压缩了许多接口线。本系统充分利用了at89c2051不多的接口线。

     1.2 ic卡读写器

     ic卡读写器主要由串行可编程闪速存储器at89c2051以及少量外围元器件构成。at45d041有两大类读／写操作模式：a类和b类，其中a类能对闪速存储器操作，而类则不行。两种模式的工作流程尖似，即由单片机向ic卡操作指令，接着sck端发送同步时钟脉冲，就会把so或si端的数据串行地读出或写入ic卡里指定单元。本系统读卡采用a类模式1，即主存储读写方式，读卡命令为52h，xxh，xxh，xxh；写卡采用a类模式2，即通过缓冲器2向主存页写方式，写命令为85h，xxh，xxh，xxh。图2为ic卡读写装置的电路源理图，at89c2051的pi.7、p1.6、p1.5分别与at45d041的si、so、sck相连，实现一个简单的三线中行通信。其中c9与c10是ic卡座的接通开关，当ic卡插上时，开关闭合，c1端连上＋5v，at45d041被供电，读写器正常工作；当ic卡拔出后，c1端通过硬74hc09向at89c2051的ixnt0卡拔出中断请求，p2.1判断是计数器满中还是掉卡中，从而转到相应的中处理程序。

     1.3 显示器驱动电路

     显示驱动电路主要由max7221芯片外加亮度调节电位器w1构成，其原理框图如图3所示。max7221是一8位七段共阴极显示驱动芯片，它采用了3线串行输入／输出接口方式与单片机直接，无须外接任何外围元器件，电路设计与调试非常方便。在本系统中，单片机每隔一段时间就发送要显示吕的数据，通过编程预设好其动态显式方式后，max7221应不需要单片机干预的情况下，自行将锁存器中的数据调出来，经译码、放大后驱动码管动态循环显示，直到单片机下次再串行地送中一组数据时，max7221才修改锁器的内容，从而改变数码管的显示的结果。

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