[摘要]

　　本文以freescale mc9s08gb32 和mc68hc908jl8 单片机为实现载体，提出了一种非接触式ic 卡工业水表及其售水系统的设计方案。系统包含了非接触式ic 卡读写卡器、售水系统软件、非接触式ic 卡工业水表三个部分。文章主要阐述工业水表部分的功能、硬件设计和软件设计，对其中的关键实现技术进行了深入分析。同时，文章也对读写卡器及售水系统软件的设计思想进行简要介绍。

　　近几年，智能ic 卡的应用在我国已经十分普遍。在水表行业中，机械式工业水表已逐渐被嵌入式ic 卡智能水表所取代。后者的出现，促进了水资源管理部门对水资源的科学管理，同时提高了工业用户对水资源的利用率。非接触式ic 卡工业水表，改革传统抄表与收费问题，改用非接触式ic 卡实现预付费，完成"先付费再用水"和持卡消费的先进模式，减少劳动强度，节约劳动力；水量记录、计费由计算机完成，准确、可靠、及时；鼓励用户节约用水。此外该款工业水表更具有自己的特点和优势，弥补当前因工业水表少而带来的功能不健全，系统不稳定等弱点。随着社会发展的需求，工业水表的智能化程度还将会有更大的提高。

2 设计概述

　　非接触式ic 卡工业水表包含两块设备。一块连接水管并埋入地下，另一块放置于操作台上，两者通过串行线相连。系统中定义地下部分为"基表"，而与其相连的操作设备为"刷卡机"。基表负责记录、计算用水水量，刷卡机负责信息查看，两者共同完成用户的购水操作。

2.1 基表

　　基表记录用户剩余水量、报警水量、透支水量，这些水量信息会随着用户用水情况实时更新；同时，再结合系统工作情况共同控制送水阀门的开、关操作；基表定时更新记录在flash 中的水量信息。

2.2 刷卡机

　　刷卡机，与售水系统、读写卡器一起提供刷卡使能；它的lcd 显示用户的剩余水量和系统当前的工作情况；刷卡机的电源模块同时给基表与自身供电。

2.3 读写卡器与售水系统软件

　　读写卡器与售水系统软件提供给水资源管理部门使用。用户开户、购水、注销帐号等操作由售水系统完成，同时售水系统软件提供了日、月、年报表以及一些特殊功能，比如用户过户；软件系统的维护可以在本地计算机完成。系统内有多个数据库，记录用户相关信息。

　　系统工作原理是：用户先到水资源管理部门购买非接触式ic 卡并开户或者持原有卡购水；售水系统将相应信息写入ic 卡；用户在刷卡机上刷卡，并与基表一起完成用户身份的核对，成功后将购买水量累加到水表的剩余水量，作为新的用户可用水量。

　　用户用水过程中，卡内剩余水量会相应减少；当降到报警水量时（由用户与水资源管理部门商定），系统会报警，提示水量不足；继续使用到透支水量（同样由用户与水资源管理部门商定），系统会自动关闭阀门，停止供水。系统在遇到因客户操作不当而导致的错误的时候，会给出错误操作提示，必要时候会关闭阀门。如此可以同时保证客户与水资源管理部门的利益不受到侵犯。

3 刷卡机与基表

　　以下从软、硬件上讲述刷卡机与基表的各个模块或部分的细节。

3.1 硬件设计

3.1.1 刷卡机

　　(1) 稳压电源电路：该模块直接与220v 交流连接。作为水表的电源供给模块，不仅直接给刷卡机供电，还为基本部分的电池充电。针对220v 的市电掉电，刷卡机部分提供了报警与故障提示。电压转换器和电池的输出电压均为12v，电路中标准电压为3.3v 和5v，为得到系统工作的稳定电源，模块中使用了两套精确的稳压电源计算电路；此外，考虑到刷卡、错误指示灯、显示、报警等大功耗元件重叠工作带来的大电流，电路在这方面作了充分的考虑，或者分时操作，或者限制连续的无意义操作，并最终有效地避免了个别元件满负载工作。

　　(2) 汉字点阵lcd：122×32 点阵液晶显示屏，分为上下两行。

　　(3) ic 卡读写卡模块：见4.2。

　　(4) mcu：微处理器选用freescale 刚刚推出的8 位mcu mc9s08gb32，该芯片性能与16 位mcu 相当。正常工作电压时，cpu 速率和总线速率最高分别可达40mhz 与20mhz；ram 和flash 分别为2k和32k；最多可大56个通用i/o口；采用"零元件"设计实现mcu 从"stop"模式的自动激活，从而降低了成本，也使电流降低到0.7ma；具有温度和电压补偿(典型漂移< 2%)的可编程内部时钟发生器，能提高通信的可靠性、加快启动时间和减少系统成本；通过第三代0.25 微米的闪存技术，提供应用程序的重复编写和数据存储能力；高度集成了4 个串行通信端口(sci x 2、spi、i2c/iic)、最多8个定时器/pwm、1个8通道的10位a/d转换器(工作电压最低为1.8v)。

　　(5) 蜂鸣器：水表出现故障时报警用。

3.1.2 基表

　　(1) 水量记录：水