智慧卡預付費電錶裝置的製作方法
2023-06-12 13:32:46
專利名稱：智慧卡預付費電錶裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於對電功率的專用計費裝置。
為了解決機械式電度表抄表、收費和管理中的弊端，出現了很多自動收費電錶和計算機管理系統。CN2165446Y號專利提供一種磁卡式電度表，它包括感應式電度表和單片機、磁頭、電度錶轉數傳感器和供電開關，磁頭的繞組與微機的數據通道相連接，轉數傳感器安裝在感應式電度表的轉盤側方且與微機的計數通道相連接，供電開關串接在供電迴路中，其控制端與微機的控制通道相連接。CN1073528A號專利申請公開了一種保密卡式電度表，它將電路隨機分成任意兩部分，主機及保密卡中各放置一部分，每部分均做成專用晶片。CN1078806A號專利申請公開了一種電腦電度表及度數預置器，電腦電度表分為電度表主體和電子卡，電子卡作為度數載體，是一種可逆計數的數顯電子卡，度數預置器是一種能夠解開電子卡密碼電路並對其可預置度數的數字電路裝置。CN2176548Y號專利公開一種多功能卡式電能表，主要由電能測量記錄裝置、自動開關、智能IC卡自動計費系統和空載電壓線圈不耗電開關電路組成。
本實用新型的目的在於提供一種採用智能IC卡預收電費，省去抄表麻煩並能進行微機管理的智慧卡預付費電錶附件。
本實用新型包括單片機系統、IC卡、計量信號檢測器、顯示器和斷電器，單片機系統包括單片機、程序存儲器、地址鎖存器和復位電路，單片機的P0口作為低8位地址線與程序存儲器連接，P2口作為高位地址和數據線分別接地址鎖存器和程序存儲器，地址鎖存器與程序存儲器連接；單片機的RESET端接復位電路。IC卡包括串行電可擦除只讀存儲器和卡座，串行電可擦除只讀存儲器電路板插於卡座的插槽內，串行電可擦除只讀存儲器的讀寫控制埠與單片機P1口的低4位連接。計量信號檢測器包括傳感器和計量信號放大器，傳感器輸出端接計量信號放大器，放大器的計量信號輸出端接單片機的外部中斷INTO端。顯示器分別與單片機作為顯示的串行數據線和時鐘信號線連接。斷電器的控制輸入端與單片機的P3.4端連接，控制端與用電線路和供電線路連接。
實用中，售卡單位使用電腦通過寫卡器在IC卡中預先寫入一定量的電度數及密碼等信息，用戶將IC卡插入電錶，單片機系統識別有效的IC卡後控制斷電器接通電源，並將卡中的電度數顯示在顯示器上。計量信號檢測器根據用戶的用電情況輸出計量信號，並送到單片機系統進行處理。用戶每用一度電，IC卡中的電度數就減少一度。當IC卡中的電度數快用完時，顯示器上將出現提示信息提醒用戶換卡，若不及時換卡，則電源將自動被切斷。
由此採用單片機系統，其控制實現微機自動管理，具有上電自復位和手動復位兩種功能。IC卡可多次回收再利用，降低成本，可設加密識別電路，由串行電可擦除只讀存儲器來存儲電度數及密碼等信息，因此IC卡可採用軟硬體結合的加密方法，不易偽造。另外，本附件既可用於舊式電錶的改裝，避免原有電錶被淘汰所造成的浪費，又可改進電錶的結構，更新換代，逐步克服抄表、用戶不繳費等弊端，符合實現電費計算機管理的趨勢。
圖1為本實用新型的結構框圖。
圖2為本實用新型的電路原理圖。
圖3為主程序流程圖。
圖4為中斷服務程序流程圖。
如圖1所示，本實用新型由單片機系統(1)、IC卡(2)、計量信號檢測器(3)、顯示器(4)和斷電器(5)組成。參見圖2，單片機系統包括單片機IC1(8031)、程序存儲器IC2(2732)、地址鎖存器IC3(74LS373)和復位電路(R1、R2、C1、C2、S1)，其中單片機8031的P0口作為低8位地址線，P2口作為高位地址和數據線，復位電路接單片機8031的RESET埠。復位電路包括上電自復位和手動復位電路，當停電結束時，來電後可通過上電自復位方式開始工作，手動復位按鈕S1設在IC卡座插槽內，當插入IC卡時，即可觸動S1使系統復位。IC卡由串行電可擦除只讀存儲器IC4(93LC46)和卡座組成，最好設加密識別電路，E2PROM93LC46用以存儲電度數及密碼等信息，93IC46有可靠的防寫措施，數據十分安全，單片機8031通過P1口的低4位來控制93LC46的讀寫過程。由於E2PROM不怕掉電且可循環擦寫，因此，IC卡可多次回收再利用，從而降低成本。同時，IC卡可採用軟硬體結合的加密方法，不易偽造。計量信號檢測器由光敏三極體Q1作為反射式光傳感器，傳感器的輸出端接計量信號放大器是Q2，計量信號放大器也起隔離和倒相作用。反射式光傳感器可位於電錶轉盤的上方，轉盤上設黑色條狀物，當轉盤每轉過一圈，A點就有一個負脈衝輸出，此計量信號輸出至單片機8031的外部中斷INTO端，然後由中斷服務程序進行處理。顯示器用以顯示IC卡中剩餘的電度數及一些提示信息。顯示器採用串行靜態結構，這樣既可大大節省數據線，又可消除閃爍。顯示器主要由4個數碼管LED1～LED4和4個串行移位鎖存顯示解碼寄存器IC5～IC8(74HC164×4)組成。單片機8031的P1.6作為顯示的串行數據線，P1.7作為時鐘信號線分別與4個串行移位鎖存顯示解碼寄存器(74HC164)連接。在軟體設計中，顯示的字形採用查表方式，這樣既可顯示數字0～9，又可方便地顯示A，B，C，D，E，F等字母。斷電器的作用在於控制電源通斷，當單片機8031的P3.4腳輸出高電平時，電源接通；當P3.4腳輸出低電平時，電源斷開。斷電器為一電子開關或電子繼電器，電子開關的控制輸入端接單片機8031的P3.4腳，繼電器J與用戶線路和供電線路連接，繼電器控制用電線路與供電線路的通斷。
顯然，電錶的軟體部分主要包括主程序和中斷服務程序，其中還調用到其它一些子程序，例如顯示子程序、讀E2PROM(93LC46)子程序、寫E2PROM子程序等。主程序和中斷服務程序的流程圖如圖3，4所示。主程序將系統初始化後，即結合加密電路識別IC卡的有效性。對於無效的IC卡，將切斷電源並顯示錯誤信息「Err」(error)；對於有效的IC卡，若其中的電度數少於5度，則顯示提示換卡的符號，當電度用完時，則自動切斷電源並顯示「no」。中斷服務程序主要是完成電量計量的功能。
權利要求1.智慧卡預付費電錶裝置，包括單片機系統、IC卡、計量信號檢測器、顯示器和斷電器，其特徵在於單片機系統包括單片機、程序存儲器、地址鎖存器和復位電路，單片機的P0口作為低8位地址線與程序存儲器連接，P2口作為高位地址和數據線分別接地址鎖存器和程序存儲器，地址鎖存器與程序存儲器連接，單片機的RESET端接復位電路；IC卡包括串行電可擦除只讀存儲器和卡座，串行電可擦除只讀存儲器電路板插於卡座的插槽內，串行電可擦除只讀存儲器的讀寫控制埠與單片機P1口的低4位連接；計量信號檢測器包括傳感器和計量信號放大器，傳感器輸出端接計量信號放大器，計量信號放大器的計量信號輸出端接單片機的外部中斷INID端；顯示器分別與單片機作為顯示的串行數據線和時鐘信號線連接；斷電器的控制輸入端與單片機的P3.4端連接，控制端與用電線路和供電線路連接。
2.如權利要求1所述的智慧卡預付費電錶裝置，其特徵在於所說的復位電路設有上電自復位和手動復位電路，手動復位電路按鈕設在IC卡座插槽內。
3.如權利要求1所述的智慧卡預付費電錶裝置，其特徵在於所說的IC卡設加密識別電路。
4.如權利要求1所述的智慧卡預付費電錶裝置，其特徵在於所說的顯示器設有4個數碼管和4個串行移位鎖存顯示解碼寄存器，4個串行移位鎖存顯示解碼寄存器分別與單片機的P1.6作為顯示的串行數據線和P1.7作為時鐘信號線連接。
專利摘要涉及一種用於對電功率的專用計費裝置。單片機的PO口與ROM連接,P2口作為高位地址和數據線分別接地址鎖存器和ROM,地址鎖存器與ROM連接,RESET端接復位電路。IC卡的串行電可擦除只讀存儲器的讀寫控制端接P1口的低4位,插於IC卡座插槽。計量信號檢測器輸出端接INTO端,顯示器與單片機作為顯示的串行數據線和時鐘信號線連接。斷電器與P3.4端連接。不必抄表,便於電費計算機管理。
文檔編號G01R11/00GK2278222SQ96212768
公開日1998年4月8日 申請日期1996年5月30日 優先權日1996年5月30日
發明者陳文薌 申請人:廈門大學