IC卡電錶及用電信息管理系統

IC卡電錶及用電信息管理系統　
　摘　要：介紹了IC卡電錶及用電信息管理系統各部分的組成，它包括IC卡、IC卡電錶、刷卡電路和信息管理系統四部分，給出了結構框圖和軟件流程圖，在實約hiτ彌寫鐗攪嗽て詰哪康摹?   關鍵詞：IC卡　IC卡電錶　讀卡器　信息管理 0　引　言 　　隨着智能化住宅小區的興起與迅速發展，對智能化住宅小區的現代化物業管理提出了更高的要求，例如用電管理。傳統的用電管理模式存在以下弊端：（1）人工抄表誤差大、費時、麻煩；（2）先用電後付費，收費慢，加之各單位門戶的防盜門，很不方便，甚至一部分電費收不回來。迅速發展的IC卡技術引入用電管理可以解決以上問題，還可以記錄各用戶的用電情況，備份用電數據，實現有效的監督管理。 1　系統構成 　　不需要改造原有的供電系統和迴路，只需把各用戶的電錶更換爲IC卡電錶並且外移集中到樓道，依靠一臺微機和一臺刷卡機以及一套管理軟件就可構成用電信息管理系統，如圖1所示。其中IC卡作爲溝通電錶和管理系統的中介。 1．1　IC卡 　　IC卡採用接觸式的具有加密功能的SLE4442芯片，此卡爲Siemens公司製造，與ATMEL公司的AT88SC102相當。SLE4442的主存儲器爲256×8位的EEPROM，其中從地址00H～1FH開始的32個字節是保護區，具有帶位保護功能，被保護的單元不可擦除和改寫。剩下的20H～FFH空間爲應用區，歸用戶使用。此外，SLE4442還有一個可編程安全碼（PSC）邏輯，且只有在比較PSC正確後才能進行寫／刪除操作，若三次比較PSC不正確後，誤碼計數器EC將置爲0，卡將自行鎖住後續的PSC比較及寫／刪除操作。 　　SLE4442具有內部的自升壓電路，使芯片只要＋5V電壓支持，而不需要外部提供進行EEPROM單元擦除所需的較高電壓。其EERPOM單元的擦除次數在10萬次以上，數據保存年限可達100年。　　此卡在電信號和傳輸協議採用ISO／IEC7816－3國際標準，復位應答信號採用ISO／IEC7816－10國際標準。　　此卡的優點是對它的操作僅需3根線分別爲：時鐘信號CLK；復位信號RST和數據線I／O。將卡插入刷卡機時，IC卡加電產生一段寬脈衝信號，脈衝寬度符合ISO／IEC7816－3國際標準，命令時序如圖2所示。 1．2　刷卡電路 　　刷卡電路是連接IC卡和應用系統間的橋樑，是IC卡應用中必不可少的重要環節。刷卡電路框圖如圖3所示。爲了防止供電迴路短路，需設計爲不帶電插撥方式。手動插撥的IC卡插座依靠進卡檢測開關（接通或斷開）的信號來判斷是否有卡插入，識別程序需加消顫處理，下面給出部分程序。   　由於IC卡自身帶有CPU，對卡的操作包括ATR過程和COS命令的傳遞與應答過程，其通信協議按ISO7816－3的標準，與計算機的異步通信格式基本相同，接口電路提供給IC卡的是一個3．57MHz的穩定時鐘，通信接口參數設置爲9600bps，1個起始位，8個數據位，一個奇偶校驗位，2個停止位。根據經驗，在構造復位應答程序時最好別採用簡單的超時接收和協議分析接收方式，因爲無法準確地形成有效的響應時間控制，過長的超時時間影響操作系統性能。由於IC卡的復位響應字節流是連續的，即使有中斷在3．75MHz下也不會超過2ms，因此，可以通過字節間的超時判斷來形成是否應答結束的判斷。 1．3　IC卡電錶   IC卡電錶需具有預收費、顯示、加密、報警和斷電功能。   爲了降低成本，採用機械式IC卡電錶，此款只要在傳統的電錶基礎上稍加改進，而且可以滿足計量所需的精度。在傳統機械式轉盤電錶的錶盤上貼一反光標誌，標誌每轉一圈，就將發光二極管的光線反射到光敏管上一次，產生一個電脈衝，經單穩態整形後送入CPU，作爲用電量的累加信號。計量單位累計滿1度電時，儲存的電度數減1，當減至預警電路時，報警。如果此時未及時購電，可以將卡插入電錶使用備用的30度電，這期間需購電並刷卡補充，否則備用電用完後，將切斷用戶用電，不能再接通直到購電並刷卡。　　由於篇幅的關係現給出電錶原理框圖如圖4所示。其中CPU採用AT89C2051，片外存儲器用EEP－ROM型的AT24C01，用於存放電錶編號、密碼、電錶常數（轉／度）、預警度數、可用電度數、轉盤轉數等運行參數。MAX706防止預付費電錶中程序的死機，提高可靠性，避免不必要的損失和麻煩。P1．6接黃色報警指示燈，該燈亮提醒用戶買電。否則電用完後，系統通過P1．7輸出一個低電平，經非門後使三極管9013的基極爲高電平。此時三極管導通，集電極爲低電平，因此紅色指示燈亮（也可換成蜂鳴器響）給用戶最後報警，並且通過JQX－15F－B切斷電源，停止供電。 1．4　電錶軟件設計 　　電錶中的89C2051應用軟件主要由主程序和IC卡密碼判別、數據處理、電量檢測及中斷申請、掉電數據保護中斷申請等子程序組成，下面給出部分框圖（如圖5、圖6）。程序的難點在IC卡讀／寫和EEP－ROM芯片的讀／寫，其它爲常見程序。IC卡的讀寫前面有介紹，下面介紹24C01的讀寫程序。   1．5　管理系統設計 　　IC卡電錶信息管理系統是溝通IC卡、用戶和管理人員的媒介，需具有以下功能：建立用戶檔案（開新卡），設置用戶密碼、用戶用電管理（用電情況從卡上回饋到系統，查詢）、售電收費管理（向卡上寫入購電量、置廢卡等）、統計和報表打印等。要實現以上功能，需要數據庫技術、VB＋＋（或VC＋＋）平臺和串行通訊技術支持。軟件設計略。   2　結束語 　　某住宅小區共有大小用戶631家，自從採用了IC卡電錶及用電信息管理系統，實現了用戶自我服務，增加了節能意識；杜絕了拖欠電費現象；因爲通過IC卡回饋的信息可以大致掌握用戶平均每日的用電情況，偷電情況基本消除；用電、收費科學合理，減輕了勞動工作量，售電刷卡有半人即可完成。而且該系統由於利用了原有的機械式電錶，成本低廉。管理系統也非常可靠，一直運行正常。