專利名稱：Ic卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工業(yè)用水表，具體是指一種IC卡智能工業(yè)水表。
目前無論工業(yè)或民用的水表，都是先用水，后由供水部門定期抄表和收費，這樣做不但手續(xù)麻煩，需要投入大量的人力，而且水費的收繳滯后于供水的投入，甚至還經(jīng)常發(fā)生拖欠水費的現(xiàn)象。而我國是水資源缺乏的國家，不少城市都有用水缺乏的現(xiàn)象，節(jié)約用水、甚至限制用水以保護(hù)水資源成了當(dāng)務(wù)之急。隨著市場經(jīng)濟(jì)改革的深入發(fā)展，供水部門迫切需要實行先繳費后用水的管理方式，以加快資金的回籠。在水資源缺乏的地方，尤其迫切需要采用經(jīng)濟(jì)手段節(jié)約和限制用水量，以保護(hù)水資源。
本實用新型之目的旨在提供一種無需人工抄表、先繳費后定量用水、不同時段不同季節(jié)不同費率、科學(xué)合理、節(jié)約用水、保護(hù)水資源、智能化程度高、功能齊全、工作可靠的IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表。
本實用新型的技術(shù)解決方案是這種IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表包括有室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)，兩機(jī)之間以對雙絞線連接進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊，互相傳送各種數(shù)據(jù)和信息；室外機(jī)包括有在現(xiàn)有旋翼式工業(yè)水表計量齒輪外圓周上安裝一小塊永久磁鐵，在計量齒輪的旁邊安裝有采樣干簧管和防磁干簧管組成的信號采集器；電動閥門和控制器，控制器以單片計算機(jī)為主，單片計算機(jī)通過采樣防磁電路與包含有采樣干簧管和防磁干簧管的信號采集器相連，對用戶用水量進(jìn)行計量，單片計算機(jī)通過雙向電機(jī)驅(qū)動電路控制電動閥門的開和關(guān)，由閥門定位電路確定電動閥門的開、關(guān)位置，單片計算機(jī)通過串行通訊接口電路及雙絞線與室內(nèi)機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)和信息的雙向通訊，單片計算機(jī)還通過電池欠壓檢測電路定期檢查鋰電池在一定負(fù)荷電流下的電壓降，判斷是否需要更換電池；室內(nèi)機(jī)包括有以單片計算機(jī)為主控制器，通過IC卡讀寫電路對IC卡進(jìn)行讀寫操作，通過讀取實時鐘電路的時間數(shù)據(jù)結(jié)合室外機(jī)傳送過來的用水量進(jìn)行復(fù)費率計費，單片計算機(jī)將各種數(shù)據(jù)和信息傳送給液晶顯示電路顯示，并由蜂嗚器電路作出聲響報警，單片計算機(jī)把必須保護(hù)的數(shù)據(jù)存放在串行電可改寫只讀存貯器電路，在斷電、欠壓或故障時，數(shù)據(jù)不會丟失，單片計算機(jī)通過串行通訊接口電路及雙絞線與室外機(jī)通訊，相互交換各種數(shù)據(jù)和信息，單片計算機(jī)還通過電池欠壓檢測電路定期檢查鋰電池，電壓過低則需要更換電池。
本實用新型運用微電子技術(shù)和微計算機(jī)技術(shù)，將普通旋螺翼式工業(yè)水表與IC卡智能控制器結(jié)合在一起，可以按復(fù)費率或單費率對用戶的用水量進(jìn)行計量并實現(xiàn)智能控制與管理，這就省去了目前靠人工抄表收費的繁雜手續(xù)。并可通過發(fā)行IC卡，在供水緊張的地區(qū)實行限量供水的計劃管理。采用復(fù)費率計費制可以平抑“高峰”用水，鼓勵“低谷”用水，有利于做到均衡用水，以提高供水設(shè)備的效率。實行先收費后用水的管理方式，使水真正成為商品。以利于提高經(jīng)濟(jì)效益，又達(dá)到節(jié)約用水，保護(hù)水資源的目的。由于采用了低功耗的單片計算機(jī)和集成電路，以及使用實時鐘電路的時鐘初始值及費率參數(shù)由IC卡來輸入的技術(shù)，省去通常由鍵盤輸入數(shù)據(jù)的電路元件和麻煩的數(shù)據(jù)輸入操作，因此可以求得產(chǎn)品的高精度、高可靠性、穩(wěn)定性。由于采用室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的結(jié)構(gòu)方式，并且室外機(jī)是完全防水密封的，因此可以適用于各種惡劣潮濕的環(huán)境，用戶只需對室內(nèi)機(jī)進(jìn)行操作即可，方便了用戶的使用和操作。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)原理框圖圖2為本實用新型室外機(jī)信號采集器安裝結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型室外機(jī)電路原理圖圖4為本實用新型室內(nèi)機(jī)電路原理圖
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明由于目前國內(nèi)的工業(yè)用水表絕大部分都是采用旋翼式水表，因此本實用新型的設(shè)計思想，就是通過加裝一個以微計算機(jī)為核心的智能控制器和電動閥門，把現(xiàn)有的螺翼式水表改造成為以IC卡做為預(yù)付費購水量的傳遞媒介，按供水部門規(guī)定的費率進(jìn)行計費和控制用水量的智能工業(yè)水表，以滿足社會的實際需要。
由于工業(yè)水表通常安裝在室外管道井中，并蓋有厚重的鑄鐵或水泥井蓋，如果把智能控制器與水表都一起安裝在管道井中，勢必給日常的讀寫IC卡及觀察智能水表顯示的各種信息帶來操作上的不便，因此本實用新型設(shè)計時，將智能水表分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)。室外機(jī)包括螺翼式工業(yè)水表及電動閥門和相應(yīng)的控制器；室內(nèi)機(jī)僅是一個以單片計算機(jī)為核心的控制器。室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間通過一對雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，相互傳遞各種控制和數(shù)據(jù)信息。
以下分別按室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)來敘述本實用新型的設(shè)計方案和工作原理。
參見
圖1、圖2所示的本實用新型室內(nèi)、外機(jī)的結(jié)構(gòu)方框圖和信號采集器結(jié)構(gòu)示意圖。室外機(jī)的設(shè)計方案如下它由現(xiàn)有的普通旋翼式工業(yè)水表(11)和新設(shè)計的控制器(12至111)兩大部分組合而成。參見圖2，在現(xiàn)有工業(yè)水表(11)的10升(或100升)計量齒輪靠近外圓周的位置安裝了一小塊永久磁鐵(14)，在10升(或100升)計量齒輪的旁邊安裝有采樣干簧管和防磁干簧管組成的信號采集器(15)，防磁干簧管應(yīng)比采樣干簧管距磁鐵稍遠(yuǎn)些，使10升(或100升)計量齒輪每轉(zhuǎn)一周，采樣干簧管就吸合一次，而防磁干簧管并不吸合。采樣干簧管和防磁干簧管的兩極用導(dǎo)線連接到控制器的采樣防磁電路(16)，將工業(yè)水表的用水量及防磁信號變成脈沖數(shù)字信號，這些脈沖數(shù)字信號分別傳輸?shù)絾纹嬎銠C(jī)(13)的兩個輸入I/O口，由單片計算機(jī)(13)進(jìn)行用水量或防磁信號的數(shù)據(jù)處理。防磁干簧管的作用是當(dāng)有人試圖以磁鐵靠近采樣干簧管使采樣干簧管不能正常通斷時，緊靠著采樣干簧管的防磁干簧也將吸合，單片計算機(jī)3接收到防磁干簧管的吸合信號后，將關(guān)閉閥門，停上止供水，并記錄和發(fā)出警報信息，這樣就可以防止有人試圖竊水。單片計算機(jī)(13)每采集到一定量的用水?dāng)?shù)據(jù)后，就把用水量數(shù)據(jù)通過串行通信接口電路(111)傳送到室內(nèi)機(jī)，由室內(nèi)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)用戶用完所購水量由室內(nèi)機(jī)發(fā)出關(guān)閥信號經(jīng)串行通訊接口電路(111)傳送給單片機(jī)(13)，單片機(jī)通過雙向電機(jī)驅(qū)動電路(18)控制電動閥門(19)關(guān)閉閥門停止供水。雙向電機(jī)驅(qū)動電路(18)是雙向驅(qū)動電路，可控制電動閥門(19)的關(guān)和開，電動閥開、關(guān)到位時,由閥門定位電路(110)輸出開、關(guān)閥到位信號到單片機(jī)(13)，由單片機(jī)(13)停止雙向電機(jī)驅(qū)動電路(18)的工作。室外機(jī)設(shè)計成低功耗型電路，靜態(tài)時的工作電流只有幾個微安，這樣就可由鋰電池作為整機(jī)的電源(12)給室外機(jī)供電，為了判斷鋰電池(12)的電容量是否快用完，設(shè)計了電池欠壓檢測電路(17)可以定期檢測電池在一定的負(fù)載電流下電池電壓是否過低，如電池電壓過低，則關(guān)閉電動閥門，并將欠壓信息傳送給室內(nèi)機(jī)，顯示更換電池信息，一般電池可用8-10年。
室內(nèi)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理參見
圖1中室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)框圖，室內(nèi)機(jī)的電源(21)為鋰電池，它給整機(jī)供電，以單片計算機(jī)(22)為主控制器，由IC卡讀寫電路(24) 作為IC卡(23)與單片機(jī)(22)的接口，單片機(jī)通過IC卡讀寫電路(24)實現(xiàn)對IC卡(23)上所載數(shù)據(jù)的讀寫，這些數(shù)據(jù)包括密碼信息，用戶識別信息，購水量信息，費率信息，和調(diào)試及參數(shù)設(shè)定信息，為了實現(xiàn)多費率計費，室外機(jī)設(shè)計了實時鐘電路(25)，單片可以隨時讀取實時鐘的年、月、日、時、分、秒信息，并可設(shè)置定時中斷信號 喚醒單片機(jī)進(jìn)行周期性的各項工作。室內(nèi)機(jī)還設(shè)有串行電可改寫只讀存貯器(E2PROM)電路(26)，可以在電池欠壓或更換電池時寄存必要的數(shù)據(jù)。室外機(jī)的各種工作狀態(tài)和剩余水量等信息用液晶顯示電路(27)來顯示，并設(shè)有蜂鳴器電路(28)作為聲響報警用。室內(nèi)的單片機(jī)(22)通過串行通信接口電路(29)，及一對雙絞線與室外機(jī)進(jìn)行串行通過，互相傳遞有關(guān)的數(shù)據(jù)與信息，當(dāng)由于通訊線斷路或其他故障，兩機(jī)不能正常通訊時，室內(nèi)機(jī)將顯示通訊故障信息并報警，室外機(jī)將關(guān)閉電動閥門，停止供水，直至通訊恢復(fù)正常。室內(nèi)機(jī)也設(shè)計成低功耗型，整機(jī)靜態(tài)工作電流只有十幾微安，因此可由鋰電池供電，與室外機(jī)一樣也設(shè)計了完全相同的電池欠壓檢測電路(210)，在電池快用完時，關(guān)閉閥門，并發(fā)出欠電壓報警信息。
整機(jī)的工作過程本實用新型由室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)兩部分組成，室外機(jī)由旋翼式工業(yè)水表(11)與電動閥門(19)通過法蘭盤和螺栓緊固在一起，控制電路固定在電動閥門(19)上，并用一外罩把控制電路完全隔水密封罩住。外罩上設(shè)有兩個防水的航空插座，一個插座用于連接安裝在螺翼式工業(yè)水表上的采樣和防磁干簧管(15)，一個插座用于連接一對通訊雙絞線。室外機(jī)通過法蘭盤與供水管道緊固在一起，初始狀態(tài)時電動閥門是關(guān)閉的。室內(nèi)機(jī)則可放置在室內(nèi)方便處，室內(nèi)機(jī)也設(shè)置一個航空插座用于連接通訊雙絞線，并有液晶顯示器(27)和IC卡插座，用戶在購買用水量IC卡后，將IC卡插入室內(nèi)機(jī)的IC卡座中，室內(nèi)機(jī)的單片機(jī)(2 2)將通過IC卡讀寫電路(24)，首先校對IC卡上的密碼信息，密碼正確，再將所購水量讀入并把IC卡上的購水量擦除，同時在液晶顯示器(27)上顯示所購水量和剩余水量，并通過串行通信接口電路(29)將開閥信號和開始計量用水信號傳遞給室外機(jī)，室外機(jī)接收到該信息后即打開閥門供水及開始計量用水量。如果用戶插入的是無效卡甚至金屬卡，則單片機(jī)拒絕讀寫卡，并顯示錯卡信息。
室外機(jī)在打開閥門后即開始檢測用水量，當(dāng)安裝在水表10升(或100升)計量齒輪上的永久磁鐵(14)每轉(zhuǎn)一圈時，采樣干簧管閉合一次說明已用了100升(或1M3)水，室外機(jī)將把這一用水?dāng)?shù)據(jù)通過串行通訊接口(111)傳送給室內(nèi)機(jī)，室內(nèi)機(jī)接收到用水量信息后，就進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先讀取實時鐘電路(25)的時間信息，再根據(jù)當(dāng)時的費率，從所購買的水量(或剩余水量)減去已用掉的相應(yīng)費率的水量并顯示。當(dāng)剩余水量小于設(shè)定的提醒購卡水量時，液晶顯示器(27)將顯示“請購卡”信息并伴有聲響信號，提請用戶重新購買用水IC卡。當(dāng)用戶已用完所購水量時，室內(nèi)機(jī)將把關(guān)閥信號傳送到室外機(jī)，室外機(jī)接收到關(guān)閉信號后即關(guān)閉閥門，停止供水，用戶重新購卡井輸入到室內(nèi)機(jī)后，又可開閥供水。用戶尚未用完所購水量又購買新卡并輸入室內(nèi)機(jī)時，單片機(jī)會自動將剩余水量累加上新購水量。當(dāng)有人試圖用磁鐵靠近采樣干簧管以破壞采樣干簧管的正常工作而竊水時，也會促使緊靠采樣干簧管的防磁干簧管閉合，室外機(jī)內(nèi)的單片機(jī)在接收到此信號后將關(guān)閉電動閥門停止供水，并將此信息傳送到室內(nèi)機(jī)顯示、報警，并存貯，此后即使移趕走磁鐵，室外機(jī)也不會恢復(fù)供水，須通過供水部門處理后才能恢復(fù)供水，這樣就可有效防止竊水嘗試。
室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的通訊是半雙工的，即通訊是雙向的，但同一時間只傳送一個方向的數(shù)據(jù)。當(dāng)任何時候通訊線因人為或其他原因斷路，或因接口電路故障不能正確通訊時，室外機(jī)將關(guān)閉閥門停止供水，室內(nèi)機(jī)將顯示通訊故障信息并伴有聲響報警，只有通訊恢復(fù)正常，室外機(jī)才能重新打開閥門恢復(fù)供水，室內(nèi)機(jī)也才能清除報警信號。
室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)都分別設(shè)計有相同的電池電壓檢測電路，檢測電路由電壓檢測集成電路和定量電流驅(qū)動電路組成，在一定的時間周期內(nèi)，給定量電流驅(qū)動電路通以一固定電流，然后由電壓檢測電路檢測電池電壓，當(dāng)電池電壓低于規(guī)定數(shù)值時，說明電池的電量已快用完，如果是室外機(jī)，則室外機(jī)將關(guān)閉閥門停止供水，并將電池欠壓信息傳遞給室內(nèi)機(jī)，由室內(nèi)機(jī)顯示室外機(jī)欠壓信息并發(fā)出聲響報警信號，直至室外機(jī)更換為新電池。如果是室內(nèi)機(jī)電池欠電壓，室內(nèi)機(jī)將顯示室內(nèi)機(jī)欠壓信息并發(fā)出聲響報警信號，同時把室內(nèi)機(jī)欠壓信息傳送給室外機(jī)，室外機(jī)也將關(guān)閉閥門停止供水，直至重新更換好電池。一般鋰電池的壽命可達(dá)8-10年。
室內(nèi)機(jī)設(shè)有實時鐘電路(25)，實時鐘電路初始值的設(shè)定，在本實用新型中采用專用時鐘設(shè)置卡，用來對實時鐘寫入初始值。我們專門設(shè)計制作了一個寫時鐘設(shè)置卡的便攜式的小裝置。此小裝置已設(shè)定好準(zhǔn)確的時間。當(dāng)需要對室內(nèi)機(jī)設(shè)置初始時間時，只需把專用的時鐘設(shè)置卡插入寫時鐘卡的小裝置的卡座內(nèi)，然后把寫好時間數(shù)據(jù)的時鐘設(shè)置只撥出，立即插入室內(nèi)機(jī)的卡座，即可實現(xiàn)對室內(nèi)機(jī)實時鐘的初始時間設(shè)置。費率時段數(shù)據(jù)也由IC卡來輸入，這種時間數(shù)據(jù)和復(fù)費率數(shù)據(jù)的輸入方式方便準(zhǔn)確，省去了通常的實時鐘初始值和復(fù)費率數(shù)據(jù)由鍵盤輸入的麻煩，也由于省去鍵盤也可簡化電路降低成本。
室外機(jī)電路的詳細(xì)說明
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的室外機(jī)的電路作進(jìn)一步詳細(xì)說明參見
圖1和圖3室外機(jī)的電源(12)為一只3.6V的鋰電池S1。
參見
圖1和圖3單片計算機(jī)電路(13)由單片機(jī)U2、晶振OC1及穩(wěn)定電容C1、C2組成，U2可采用PIC16C63的單片計算機(jī)，這種單片機(jī)運算速度快、功能強(qiáng)、功耗低、I/O口驅(qū)動能力大，外圍電路十分簡單，僅需由晶振及C1、C2組成主時鐘振蕩電路即可，并有異步串行通訊口和I2C總線接口。
參見
圖1和圖2永久磁鐵(14)安裝在旋螺翼式工業(yè)水表10升(或100升)的計量齒輪上。
參見
圖1、圖2和圖3信號采集器(15)由采樣干簧管J1和防磁干簧管F1組成，10升計量齒輪每轉(zhuǎn)1圈，采樣干簧管J1就吸合一次，表示已有100升的用水量。防磁干簧管F1則用來防止有人試圖以磁鐵靠近J1讓J1保持吸合而不釋放，使用水量的計量不能正常進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)這種試圖竊水行為時，由于F1緊靠J1，當(dāng)J1吸合時，F(xiàn)1也將吸合，因此就發(fā)出竊水信號。
參見
圖1、圖3采樣防磁電路(16)由上拉電阻R9、R10組成，當(dāng)干簧管釋放時，單片機(jī)U2的相應(yīng)輸入口為高電平，當(dāng)干簧管吸合時，單片機(jī)U2的相應(yīng)輸入口為低電平，這種電平的跳變會在單片機(jī)U2的外部輸入I/O口產(chǎn)生中斷信號，喚醒處于休眠狀態(tài)的單片機(jī)U2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
參見
圖1、圖3欠壓檢測電路(17)由電壓檢集成電路U3、三極管T7及電阻R11、R12組成，電阻R11為T7的偏流電阻，連接到單片機(jī)U2的I/O口RA0，R12為T7的負(fù)載電阻。單片機(jī)每隔一定的時間，就使I/O口RA0輸出高電平，T7將飽和導(dǎo)通，此時會有一個固定量的電流流過R12和T7，此時如電池21的電能快用完時，電池的輸出電壓就會降到低于U3的檢測閥值電壓，U3的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)U2的I/O口R27接收到這種電平的負(fù)跳變后，就可判斷出電池已欠壓，即可作出欠壓處理。
參見
圖1、圖3雙向電機(jī)驅(qū)動電路(18)由三極管T1、T2、T3、T4、T5、T6及電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8組成，當(dāng)單片機(jī)的I/O口R11輸出高電平、R12輸出低電平時，三極管T1、T3、T5飽和導(dǎo)通，三極管T2、T4、T6截止，電流由電動閥門(19)的電動機(jī)M1的1端流向2端，電機(jī)正轉(zhuǎn)關(guān)閥，當(dāng)電動閥門(19)關(guān)閉到位時，閥門定位電路(110)中的關(guān)閥定位開關(guān)K1閉合，單片機(jī)U2的I/O口RC1接收到低電平信號后，使它的I/O口R11輸出變?yōu)榈碗娖?，三極管T1、T3、T5變?yōu)榻刂梗姍C(jī)M1停止轉(zhuǎn)動。反之當(dāng)單片機(jī)U2的I/O口R11輸出低電平，R12輸出高電平時，三極管T1、T3、T5截止，T2、T4、T6飽和導(dǎo)通，電流由電動機(jī)M1的2端流向1端，電動機(jī)反轉(zhuǎn)開閥，當(dāng)開閥到位時，閥門定位電路(110)中的開閥定位開關(guān)K2閉合，單片機(jī)U2的I/O口RC2接收到低電平信號后，使它的I/O口R12輸出變?yōu)榈碗娖饺龢O管T2、T4、T6截止，M1停止轉(zhuǎn)動。閥門定位電路(110)中的R1、R2為上拉電阻。
參看
圖1、圖3串行通訊接口電路(111)由集成電路U1組成，U1是RS485接口芯片，U1的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端口DI和接收數(shù)據(jù)輸出端分別連接到單片機(jī)U2的串行異步通訊口RC6和RC7，U1的發(fā)送使能端DE和接收使能端RE則分別由單片機(jī)U2的I/O口R21、R22控制。U1的差動輸出、輸入端A、B經(jīng)由插座CZ1與通訊電纜相連，在單片機(jī)U2的控制下實現(xiàn)與室內(nèi)機(jī)的串行通訊。室外機(jī)集成電路型號U1RS485，U2PIC16C63，U3HT7033A。
室內(nèi)機(jī)電路的詳細(xì)說明
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的室內(nèi)機(jī)電路作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
參見
圖1、圖4室內(nèi)機(jī)的電源(21)為3.6V的鋰電池(S1)，(S1)給整機(jī)供電。
參見
圖1、圖4單片機(jī)電路(22)由單片計算機(jī)U2和晶振OC1、穩(wěn)定電容C1、C2組成，單片計算機(jī)U2作為室內(nèi)機(jī)的主控制器，指揮室內(nèi)機(jī)進(jìn)行各項操作。U2和室外機(jī)的單片機(jī)采用相同型號的單片計算機(jī)。晶振OC1也與室外機(jī)使用相同的頻率。
參見
圖1、圖4IC卡(23)作為傳遞各種數(shù)據(jù)和信息的媒介，載有各種密碼數(shù)據(jù)、用戶信息、購水?dāng)?shù)據(jù)、各種參數(shù)設(shè)置信息等。IC卡分為用戶卡和各種調(diào)試參數(shù)設(shè)置的調(diào)試卡，IC卡讀寫電路(24)由IC卡座ICK1及上拉電阻排R2及R3的部分電阻組成，卡座的各個引腳連接到單片機(jī)U2的相應(yīng)I/O口。當(dāng)IC卡插入卡座時，由單片機(jī)U2對IC卡進(jìn)行讀寫操作。
參見
圖1、圖4實時鐘電路(25)由串行實時鐘芯片U4和晶振OC2組成，晶振OC2為U4提供精確的時鐘振蕩頻率。U4的串行時鐘輸入端CLK和串行數(shù)據(jù)口SDA分別連接到單片機(jī)U2的I/O口R23、R24，由單片機(jī)U2實現(xiàn)對實時鐘時間數(shù)據(jù)的讀寫。實時鐘U4的中斷輸出連接單片機(jī)U2的I/O口R25，可定期向單片機(jī)發(fā)出中斷信號，喚醒處于休眠狀態(tài)單片機(jī)U2進(jìn)行必要的操作。由于設(shè)置了實時鐘，因此本實用新型可以根據(jù)不同的時段，運行不同費率的用水量計費，即復(fù)費率計費。
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圖1、圖4串行電可改寫只讀存貯器(26)，由串行E2PROM芯片U5組成，U5是一種I2C總線芯片24LC01B，U5的地址線A0、11、12與OV相接，使U5的地址為OOO，U5的I2C總線接口連接到單片機(jī)U2的I2C串行口RC3、RC4上，并由電阻排R2提供上拉電阻。U5可存貯一些必要的數(shù)據(jù)，即使除去電源，它所保存的數(shù)據(jù)也不會丟失。
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圖1、圖4液晶顯示器(27)由液晶模塊LC1組成，LC1的片選信號CS，串行時鐘輸入CLK，串行數(shù)據(jù)線DI，分別連接到單片機(jī)U2的相應(yīng)I/O口RC1、RC2和RC4，由單片機(jī)U2控制LC1顯示各種數(shù)據(jù)和信息。
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圖1、圖4，蜂鳴器電路(28)由蜂鳴器F1、三極管T1、電阻R1組成。T1作功率放大用，R1為T1的偏流電阻，連接到單片機(jī)U2的I/O口R13上，當(dāng)R13輸出高電平時，T1飽和導(dǎo)通，蜂鳴器通電發(fā)出聲響信號。當(dāng)R13輸出低電平時，T1截止，蜂鳴器斷電停止聲響。
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圖1、圖4串行通訊接口電路(29)，由U1組成，它與室外機(jī)完全相同，請參看室外機(jī)的有關(guān)部分。
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圖1、圖4欠壓檢測電路(210)由電壓檢測集成電路U3、三極管T7、電阻R11、R12組成，它的電路組成與工作原理與室外機(jī)完全相同，只是接到單片機(jī)不同的I/O口。請參看前述室外機(jī)的相關(guān)說明。
室內(nèi)機(jī)集成電路型號U1RS485，U2PIC16C63，U3HT7033A，U4PCF85637，U524WCO1B/P。
權(quán)利要求1.一種IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表，其特征在于包括有室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)，兩機(jī)之間以一對雙絞線連接進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊，互相傳送各種數(shù)據(jù)和信息；室外機(jī)包括有在現(xiàn)有旋翼式工業(yè)水表計量齒輪外圓周上安裝一小塊永久磁鐵，在計量齒輪的旁邊安裝有采樣干簧管和防磁干簧管組成的信號采集器；電動閥門和控制器，控制器以單片計算機(jī)為主，單片計算機(jī)通過采樣防磁電路與包含有采樣干簧管和防磁干簧管的信號采集器相連，對用戶用水量進(jìn)行計量，單片計算機(jī)通過雙向電機(jī)驅(qū)動電路控制電動閥門的開和關(guān)，由閥門定位電路確定電動閥門的開、關(guān)位置，單片計算機(jī)通過串行通訊接口電路及雙絞線與室內(nèi)機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)和信息的雙向通訊，單片計算機(jī)還通過電池欠壓檢測電路定期檢查鋰電池在一定負(fù)荷電流下的電壓降，判斷是否需要更換電池；室內(nèi)機(jī)包括有以單片計算機(jī)為主控制器，通過IC卡讀寫電路對IC卡進(jìn)行讀寫操作，通過讀取實時鐘電路的時間數(shù)據(jù)結(jié)合室外機(jī)傳送過來的用水量進(jìn)行復(fù)費率計費，單片計算機(jī)將各種數(shù)據(jù)和信息傳送給液晶顯示電路顯示，并由蜂嗚器電路作出聲響報警，單片計算機(jī)把必須保護(hù)的數(shù)據(jù)存放在串行電可改寫只讀存貯器電路，在斷電、欠壓或故障時，數(shù)據(jù)不會丟失，單片計算機(jī)通過串行通訊接口電路及雙絞線與室外機(jī)通訊，相互交換各種數(shù)據(jù)和信息，單片計算機(jī)還通過電池欠壓檢測電路定期檢查鋰電池，電壓過低則需要更換電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表，其特征在于室外機(jī)雙向電機(jī)驅(qū)動電路是一種晶體管雙向無觸點驅(qū)動電路，由6個晶體管和6個電阻組成，控制電動機(jī)和正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表，其特征在于室內(nèi)機(jī)設(shè)計了實時鐘電路，實時鐘電路由串行實時鐘集成電路芯片和晶振組成，實時鐘集成電路芯片的時間初始值由專用的時鐘設(shè)置IC卡經(jīng)單片計算機(jī)控制來設(shè)置，復(fù)費率的時段及費率也由專用的IC卡來設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表，其特征在于室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)都由鋰電池供電而設(shè)計了電池欠檢測電路，具有相同的電路結(jié)構(gòu)，由三極管、三極管的偏流電阻、三極管集電極負(fù)載電阻、電壓檢測集成電路組成，由單片計算機(jī)的I/O口定時輸出高電平，驅(qū)動三極管飽和導(dǎo)通，流過一定數(shù)量的電流，由電壓檢測集成電路檢測電池兩端電壓是否低于規(guī)定的電壓值來判斷是否需要更換電池，并在液晶顯示電路上顯示。
專利摘要一種IC卡智能復(fù)費率預(yù)付費工業(yè)水表,由室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)組成,兩機(jī)之間以一對雙絞線連接進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊,室外機(jī)包括有旋翼式工業(yè)水表及信號采集器、電動閥門和控制器,控制器以單片計算機(jī)為主;并包括其他電路,室內(nèi)機(jī)包括有以單片計算機(jī)為主控制器、IC卡讀寫電路、IC卡、實時鐘電路、存貯電路、液晶顯示電路,室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)都設(shè)計有電池欠壓檢測電路。本實用新型設(shè)計合理,技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛。
文檔編號G07F15/06GK2478081SQ0123492
公開日2002年2月20日 申請日期2001年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月19日
發(fā)明者宋其新, 左立標(biāo), 楊超, 郭平, 楊梁開, 肖建如 申請人:長沙杰盛科技發(fā)展有限公司