智能化低功耗ic卡膜式燃氣表的製作方法

2023-08-03 03:39:56

專利名稱：智能化低功耗ic卡膜式燃氣表的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種IC卡膜式燃氣表。
背景技術：
目前，燃氣的使用已基本普及，隨著燃氣使用用戶的增加，傳統的機械式燃氣表由於需要人工計費，導致工作量大、收費時間長、收費困難等問題，智能化差，計費效率非常低，並且傳統的燃氣表還存在易損壞、易發生故障等缺點。

發明內容
本發明是為了解決現有的機械式燃氣表智能化差，以及對燃氣的計費效率低的問題，從而提供一種智能化低功耗IC卡膜式燃氣表。智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，它包括控制模塊、流量檢測模塊、IC卡識別模塊和電磁燃氣閥，所述流量檢測模塊用於檢測通過電磁燃氣閥的燃氣流量，所述流量檢測模塊的流量信號輸出端與控制模塊的流量信號輸入端連接；IC卡識別模塊的IC卡識別信號輸出端與控制模塊的IC卡識別信號輸入端連接；控制模塊的控制信號輸出端與電磁燃氣閥的控制信號輸入端連接。有益效果本發明在使用時，用戶將IC卡插入IC卡輸入模塊，控制模塊識別IC卡餘額，在IC卡內存在餘額時，控制模塊發出燃氣閥門啟動信號，開氣供氣。當用戶取出IC 卡或IC卡內餘額不足時，控制模塊發出燃氣閥門關閉信號，停止供氣。本發明智能化強，計
費效率高。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2是具體實施方式
二中存儲模塊的電路連接示意圖；圖3是本發明中電磁燃氣閥的電路連接示意圖；圖4是IC卡識別模塊的電路連接示意圖；圖5是本發明的供電電源的電路連接示意圖；圖6是本發明的工作流程示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1說明本具體實施方式
，智能化低功耗IC卡膜式燃氣表， 它包括控制模塊1、流量檢測模塊2、IC卡識別模塊3和電磁燃氣閥4，所述流量檢測模塊2 用於檢測通過電磁燃氣閥4的燃氣流量，所述流量檢測模塊2的流量信號輸出端與控制模塊1的流量信號輸入端連接；IC卡識別模塊3的IC卡識別信號輸出端與控制模塊1的IC 卡識別信號輸入端連接；控制模塊1的控制信號輸出端與電磁燃氣閥4的控制信號輸入端連接。本實施方式中的流量檢測模塊2的功能當氣體流過時，能準確的檢測出氣體的流量，採用幹簧管計數的功能實現，用戶每用0. OOlM3氣量，氣表計數一次；幹簧管為磁靈敏開關型傳感器，幹簧管由一對磁性材料製造的彈性舌簧組成，密封於玻璃管中。當恆磁鐵或線圈產生的磁場施加於舌簧上時，使2個舌簧磁化，產生的磁場吸引力克服了舌簧彈性產生的阻力，舌簧被接觸導通。一旦磁場消失，舌簧又重新分開。本實施方式中的控制模塊1的功能用於發出控制信號，控制電磁燃氣閥4在制動燃氣表閥門在正常情況下開啟動，在發生欠費、故障、電量不足以及在未插入IC卡的時關閉。本實施方式中的電磁燃氣閥4，電路如圖3所示，當P6. 3為高電平，P6. 4為低電平時，埠 1為高，埠 2為低，此時驅動開閥；當P6. 3為低電平，P6. 4為高電平時，埠 1為低，埠 2為高，此時驅動關閥。本實施方式中的IC卡識別模塊3的功能，為了記錄用戶信息和數據，系統中需要 IC存儲卡，對於IC卡的選型，要求不僅能對其中的數據長時間保存，而且還要實現數據的保密和安全。本設計選用德國西門子公司生產的SLE4442卡。SLE4442卡是一種帶有防寫功能和可編程密碼(PSC)的256位元組EEPROM在存儲器卡，電路如圖4所示。本實施方式中還包括供電電路，為本實施方式中的各部件提供電能，所述供電電路的電路結構如圖5所示。
具體實施方式
二、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，它還包括存儲模塊6，控制模塊1的數據信號輸出端與存儲模塊6 的數據信號輸入端連接。本實施方式中的存儲模塊6可實現加密功能，實現一表一卡，非本表的IC卡卡插入無效。用戶第一次使用後，IC卡密碼以及用戶帳號等信息將被記入到基表的存儲模塊6 中，只有IC卡帳號與存儲模塊6中存儲帳號一致時，IC卡才有效。當IC卡被認定為有效卡後，系統讀取存在於IC卡中的密碼，進行密碼校驗，校驗完畢，將用戶購氣量從IC卡中讀取出來，累加到基表存儲模塊6中。並且本實施方式具有記憶功能基表中記錄用戶帳號，密碼以及氣量等信息，掉電不丟失。當電壓不足時，系統會將當前數據及信息存入EEPROM中保證了系統的可靠性。存儲模塊6的電路連接如圖2所示。
具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實施方式
一或二所述的智能化低功耗IC 卡膜式燃氣表的區別在於，它還包括電壓檢測模塊5，電壓檢測模塊5用於檢測供電電壓， 所述電壓檢測模塊5的電壓檢測信號輸入端與控制模塊1的電壓檢測信號輸出端連接。本實施方式中，電壓檢測模塊5自動檢測供電電源電量，當電量不足時，保護數據信息，關閉閥門，並提示欠壓，系統可靠性高。當低於額定值時，電壓檢測模塊會檢測出來， 傳送到控制模塊1做出響應，防止電壓過低對其他模塊供電不正常，造成數據丟失或對備用電源造成損壞。本發明利用7050晶片，當電壓低於一定值時，將在P2.0 口產生中斷。此時，系統將關閉閥門，並將數據保存到EEPROM中，並顯示及報警。電源部分電路如圖6所示，B_1為電池接口，P_1為備用的電源接口。當只使用電池時，電壓通過7133晶片穩壓，為系統提供電源。而此時7050用來檢測是否欠壓，一旦欠壓，VOUT端會產生一個低電平中斷，以便程序處理。當由一個電源為其供電時，二極體D4將處於截止狀態，電池電路不會工作，從而利用外部電源供電。需要指出的是，外部電源的電壓是一定比電池電壓高的。電路中的大電容是為了防止電路突然掉電，加入大電容，以便更穩定的處理好欠壓時的保護工作。D5的作用是為了防止VOUT端電壓高於VDD，使電流在晶片中倒流而燒毀晶片。
具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
三所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，它還包括顯示模塊7，控制模塊1的顯示信號輸出端與顯示模塊7 的顯示信號輸入端連接。本實施方式中的顯示模塊7，可以顯示剩餘氣量，總用氣量，購買氣量，以及欠壓、 餘額不足、出錯故障等提示信息。
具體實施方式
五、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二或四所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，它還包括警示模塊8，警示模塊8的警示信號輸入端與控制模塊1的警示信號輸出端連接。本實施方式中的警示模塊8在發生下列情況時發出報警提示A、當用戶剩餘氣體不足時；B、當電源電量不足時；C、當插入非法卡時；D、當外界使用非法手段進行破壞時。
具體實施方式
六、本具體實施方式
與具體實施方式
五所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，它還包括強磁檢測模塊9，強磁檢測模塊9用於檢測燃氣表所在環境下的磁場強度，所述強磁檢測模塊9的磁場強度檢測信號輸出端與控制模塊1的磁場強度檢測信號輸入端連接。本實施方式中，當有外界有強磁幹擾時，系統將關閉燃氣閥門，停止供氣，並報警提示。
具體實施方式
七、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二、四或六所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，控制模塊1採用MCU實現。本實施方式中，控制模塊1採用16位超低功耗單片機MSP430f449。晶片大部分時間處於低功耗(LPM3模式)待機狀態，採用32768低頻晶振以及內部DC0(數字控制振蕩器)作為時鐘源，以降低功耗。所有處理事宜均可由中斷喚醒，進入正常工作模式，處理如欠壓保護，流量計量，插卡充值等功能。中斷喚醒，CPU工作頻率為1MHz，採用內部DCO作為時鐘源，大大降低了系統的功耗，提高了電池使用壽命。
具體實施方式
八、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二、四或六所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，控制模塊1採用型號為MSP430的單片機實現。本實施方式中採用超低功耗的MSP430單片機作為主控晶片，並且在無外部事務處理時，處於休眠模式，降低功耗，延長了待機時間和電池的使用壽命。
具體實施方式
九、本具體實施方式
與具體實施方式
八所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，顯示模塊7為液晶顯示模塊。本實施方式中，顯示模塊7為液晶顯示模塊，功耗更低。
具體實施方式
十、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二、四、六或九所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表的區別在於，報警模塊8為蜂鳴器。結合圖6說明本實施方式的工作流程1、系統初始化系統初始化部分設置了主控晶片各引腳的輸入輸出狀態以及高低電平。另外， 由於系統對實時性要求不高，因此設置普通模式下，系統時鐘源採用晶片內部DC0，頻率為 1. 048576MHz，這樣既可以降低功耗，又可以較快速地做出反應。採用32768HZ手錶晶振並進行256分頻作為IXD顯示驅動頻率。
2、主函數系統初始化後，程序將檢測供電電壓，當電壓不足時，關閉閥門，保護系統數據，並提示欠壓。系統處於休眠狀態，等待用戶更換電池。如果電量充足，程序將從EEPROM中讀取氣量信息，如果餘額為0，則直接關閉閥門，並提示充值，打開IC卡充值中斷，隨後進入休眠狀態，直到用戶插入IC卡充值後，系統才重新工作。如果基表中還有餘額，程序將檢測餘額是否不足，如果餘額不足(剩餘氣量小於5M3)，程序在用戶每用IM3後提示一次，並打開 IC卡充值中斷，但不關閉閥門，允許用戶繼續使用，直到餘額為0。如果餘額充足，則程序直接檢測流量，並進行處理。MCU主控晶片大部分時間處於休眠狀態，靠中斷喚醒來處理外部事件，以使系統的功耗降到最低。3、中斷程序由於MSP430的P1、P2埠是多元中斷，所以程序通過檢測標誌位Plire、P2ITO來檢測中斷源。A、流量檢測中斷用戶每使用0.001M3，齒輪傳動機構的齒輪轉一圈，幹簧管吸合一次，在Pl. 1 口觸發一個下降沿中斷，程序檢測到後，將總使用流量加1個單位，剩餘流量減1個單位。B、IC卡插入中斷當IC卡插入後，會在Pl. 5 口產生下降沿中斷，會喚醒CPU，使CPU退出休眠狀態， 跳回主程序，進入IC卡處理程序。C、外部破壞檢測中斷當外部試圖用鐵磁性物質破壞基表時，用於檢測的幹簧管會觸發Pl. 3埠的下降沿中斷，系統自動關閉閥門並保護數據，禁止用氣。D、掉電中斷當電源掉電時，會在P2.0 口產生一個下降沿中斷，程序會將當前數據傳送給 EEPR0M,以防止數據丟失，並關閉閥門，提高安全性。4、IC卡充值處理程序當插入IC卡後，程序會檢測插入的IC卡與基表帳戶名和密碼是否一致，從而保證了一表一卡，非本表卡插入無效。如果帳戶密碼正確，則會將IC卡中的充值氣量存到基表中，並將IC卡清零，完成充值處理程序。
權利要求
1.智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵是它包括控制模塊(1)、流量檢測模塊 O)、IC卡識別模塊C3)和電磁燃氣閥G)，所述流量檢測模塊( 用於檢測通過電磁燃氣閥(4)的燃氣流量，所述流量檢測模塊O)的流量信號輸出端與控制模塊(1)的流量信號輸入端連接；IC卡識別模塊(3)的IC卡識別信號輸出端與控制模塊(1)的IC卡識別信號輸入端連接；控制模塊(1)的控制信號輸出端與電磁燃氣閥的控制信號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於它還包括存儲模塊(6)，控制模塊(1)的數據信號輸出端與存儲模塊(6)的數據信號輸入端連接。
3.根據權利要求1或2所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於它還包括電壓檢測模塊(5)，電壓檢測模塊( 用於檢測供電電壓，所述電壓檢測模塊(5)的電壓檢測信號輸入端與控制模塊(1)的電壓檢測信號輸出端連接。
4.根據權利要求3所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於它還包括顯示模塊(7)，控制模塊(1)的顯示信號輸出端與顯示模塊(7)的顯示信號輸入端連接。
5.根據權利要求1、2或4所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於它還包括警示模塊(8)，警示模塊(8)的警示信號輸入端與控制模塊(1)的警示信號輸出端連接。
6.根據權利要求5所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於它還包括強磁檢測模塊(9)，強磁檢測模塊(9)用於檢測燃氣表所在環境下的磁場強度，所述強磁檢測模塊 (9)的磁場強度檢測信號輸出端與控制模塊(1)的磁場強度檢測信號輸入端連接。
7.根據權利要求1、2、4或6所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於控制模塊(1)採用MCU實現。
8.根據權利要求1、2、4或6所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於控制模塊(1)採用型號為MSP430的單片機實現。
9.根據權利要求8所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於顯示模塊(7)為液晶顯示模塊。
10.根據權利要求1、2、4、6或9所述的智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，其特徵在於報警模塊( 為蜂鳴器。
全文摘要
智能化低功耗IC卡膜式燃氣表，涉及一種IC卡膜式燃氣表。本發明解決了現有的機械式燃氣表智能化差，以及對燃氣的計費的問題。它的流量檢測模塊用於檢測通過電磁燃氣閥的燃氣流量，所述流量檢測模塊的流量信號輸出端與控制模塊的流量信號輸入端連接；IC卡識別模塊的IC卡識別信號輸出端與控制模塊的IC卡識別信號輸入端連接；控制模塊的控制信號輸出端與電磁燃氣閥的控制信號輸入端連接。本發明適用於燃氣的使用和計費過程中。
文檔編號G07F15/06GK102298807SQ201110177370
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者徐基鑫, 李志強, 王建民, 王歡, 謝應東, 高貞 申請人:哈爾濱理工大學