專利名稱：智能卡預(yù)付費(fèi)電表裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于對電功率的專用計(jì)費(fèi)裝置。
為了解決機(jī)械式電度表抄表、收費(fèi)和管理中的弊端，出現(xiàn)了很多自動(dòng)收費(fèi)電表和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。CN2165446Y號專利提供一種磁卡式電度表，它包括感應(yīng)式電度表和單片機(jī)、磁頭、電度表轉(zhuǎn)數(shù)傳感器和供電開關(guān)，磁頭的繞組與微機(jī)的數(shù)據(jù)通道相連接，轉(zhuǎn)數(shù)傳感器安裝在感應(yīng)式電度表的轉(zhuǎn)盤側(cè)方且與微機(jī)的計(jì)數(shù)通道相連接，供電開關(guān)串接在供電回路中，其控制端與微機(jī)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(jī)分成任意兩部分，主機(jī)及保密卡中各放置一部分，每部分均做成專用芯片。CN1078806A號專利申請公開了一種電腦電度表及度數(shù)預(yù)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(shù)載體，是一種可逆計(jì)數(shù)的數(shù)顯電子卡，度數(shù)預(yù)置器是一種能夠解開電子卡密碼電路并對其可預(yù)置度數(shù)的數(shù)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(dòng)開關(guān)、智能IC卡自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和空載電壓線圈不耗電開關(guān)電路組成。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用智能IC卡預(yù)收電費(fèi)，省去抄表麻煩并能進(jìn)行微機(jī)管理的智能卡預(yù)付費(fèi)電表附件。
本實(shí)用新型包括單片機(jī)系統(tǒng)、IC卡、計(jì)量信號檢測器、顯示器和斷電器，單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)、程序存儲器、地址鎖存器和復(fù)位電路，單片機(jī)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(shù)據(jù)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(jī)的RESET端接復(fù)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于卡座的插槽內(nèi)，串行電可擦除只讀存儲器的讀寫控制端口與單片機(jī)P1口的低4位連接。計(jì)量信號檢測器包括傳感器和計(jì)量信號放大器，傳感器輸出端接計(jì)量信號放大器，放大器的計(jì)量信號輸出端接單片機(jī)的外部中斷INTO端。顯示器分別與單片機(jī)作為顯示的串行數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘信號線連接。斷電器的控制輸入端與單片機(jī)的P3.4端連接，控制端與用電線路和供電線路連接。
實(shí)用中，售卡單位使用電腦通過寫卡器在IC卡中預(yù)先寫入一定量的電度數(shù)及密碼等信息，用戶將IC卡插入電表，單片機(jī)系統(tǒng)識別有效的IC卡后控制斷電器接通電源，并將卡中的電度數(shù)顯示在顯示器上。計(jì)量信號檢測器根據(jù)用戶的用電情況輸出計(jì)量信號，并送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。用戶每用一度電，IC卡中的電度數(shù)就減少一度。當(dāng)IC卡中的電度數(shù)快用完時(shí)，顯示器上將出現(xiàn)提示信息提醒用戶換卡，若不及時(shí)換卡，則電源將自動(dòng)被切斷。
由此采用單片機(jī)系統(tǒng)，其控制實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)管理，具有上電自復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種功能。IC卡可多次回收再利用，降低成本，可設(shè)加密識別電路，由串行電可擦除只讀存儲器來存儲電度數(shù)及密碼等信息，因此IC卡可采用軟硬件結(jié)合的加密方法，不易偽造。另外，本附件既可用于舊式電表的改裝，避免原有電表被淘汰所造成的浪費(fèi)，又可改進(jìn)電表的結(jié)構(gòu)，更新?lián)Q代，逐步克服抄表、用戶不繳費(fèi)等弊端，符合實(shí)現(xiàn)電費(fèi)計(jì)算機(jī)管理的趨勢。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)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(wù)程序流程圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型由單片機(jī)系統(tǒng)(1)、IC卡(2)、計(jì)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(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)IC1(8031)、程序存儲器IC2(2732)、地址鎖存器IC3(74LS373)和復(fù)位電路(R1、R2、C1、C2、S1)，其中單片機(jī)8031的P0口作為低8位地址線，P2口作為高位地址和數(shù)據(jù)線，復(fù)位電路接單片機(jī)8031的RESET端口。復(fù)位電路包括上電自復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路，當(dāng)停電結(jié)束時(shí)，來電后可通過上電自復(fù)位方式開始工作，手動(dòng)復(fù)位按鈕S1設(shè)在IC卡座插槽內(nèi)，當(dāng)插入IC卡時(shí)，即可觸動(dòng)S1使系統(tǒng)復(fù)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(shè)加密識別電路，E2PROM93LC46用以存儲電度數(shù)及密碼等信息，93IC46有可靠的寫保護(hù)措施，數(shù)據(jù)十分安全，單片機(jī)8031通過P1口的低4位來控制93LC46的讀寫過程。由于E2PROM不怕掉電且可循環(huán)擦寫，因此，IC卡可多次回收再利用，從而降低成本。同時(shí)，IC卡可采用軟硬件結(jié)合的加密方法，不易偽造。計(jì)量信號檢測器由光敏三極管Q1作為反射式光傳感器，傳感器的輸出端接計(jì)量信號放大器是Q2，計(jì)量信號放大器也起隔離和倒相作用。反射式光傳感器可位于電表轉(zhuǎn)盤的上方，轉(zhuǎn)盤上設(shè)黑色條狀物，當(dāng)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)過一圈，A點(diǎn)就有一個(gè)負(fù)脈沖輸出，此計(jì)量信號輸出至單片機(jī)8031的外部中斷INTO端，然后由中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。顯示器用以顯示IC卡中剩余的電度數(shù)及一些提示信息。顯示器采用串行靜態(tài)結(jié)構(gòu)，這樣既可大大節(jié)省數(shù)據(jù)線，又可消除閃爍。顯示器主要由4個(gè)數(shù)碼管LED1～LED4和4個(gè)串行移位鎖存顯示譯碼寄存器IC5～I(xiàn)C8(74HC164×4)組成。單片機(jī)8031的P1.6作為顯示的串行數(shù)據(jù)線，P1.7作為時(shí)鐘信號線分別與4個(gè)串行移位鎖存顯示譯碼寄存器(74HC164)連接。在軟件設(shè)計(jì)中，顯示的字形采用查表方式，這樣既可顯示數(shù)字0～9，又可方便地顯示A，B，C，D，E，F(xiàn)等字母。斷電器的作用在于控制電源通斷，當(dāng)單片機(jī)8031的P3.4腳輸出高電平時(shí)，電源接通；當(dāng)P3.4腳輸出低電平時(shí)，電源斷開。斷電器為一電子開關(guān)或電子繼電器，電子開關(guān)的控制輸入端接單片機(jī)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，電表的軟件部分主要包括主程序和中斷服務(wù)程序，其中還調(diào)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(wù)程序的流程圖如圖3，4所示。主程序?qū)⑾到y(tǒng)初始化后，即結(jié)合加密電路識別IC卡的有效性。對于無效的IC卡，將切斷電源并顯示錯(cuò)誤信息“Err”(error)；對于有效的IC卡，若其中的電度數(shù)少于5度，則顯示提示換卡的符號，當(dāng)電度用完時(shí)，則自動(dòng)切斷電源并顯示“no”。中斷服務(wù)程序主要是完成電量計(jì)量的功能。
權(quán)利要求1.智能卡預(yù)付費(fèi)電表裝置，包括單片機(jī)系統(tǒng)、IC卡、計(jì)量信號檢測器、顯示器和斷電器，其特征在于單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)、程序存儲器、地址鎖存器和復(fù)位電路，單片機(jī)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(shù)據(jù)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(jī)的RESET端接復(fù)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于卡座的插槽內(nèi)，串行電可擦除只讀存儲器的讀寫控制端口與單片機(jī)P1口的低4位連接；計(jì)量信號檢測器包括傳感器和計(jì)量信號放大器，傳感器輸出端接計(jì)量信號放大器，計(jì)量信號放大器的計(jì)量信號輸出端接單片機(jī)的外部中斷INID端；顯示器分別與單片機(jī)作為顯示的串行數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘信號線連接；斷電器的控制輸入端與單片機(jī)的P3.4端連接，控制端與用電線路和供電線路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的智能卡預(yù)付費(fèi)電表裝置，其特征在于所說的復(fù)位電路設(shè)有上電自復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路，手動(dòng)復(fù)位電路按鈕設(shè)在IC卡座插槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的智能卡預(yù)付費(fèi)電表裝置，其特征在于所說的IC卡設(shè)加密識別電路。
4.如權(quán)利要求1所述的智能卡預(yù)付費(fèi)電表裝置，其特征在于所說的顯示器設(shè)有4個(gè)數(shù)碼管和4個(gè)串行移位鎖存顯示譯碼寄存器，4個(gè)串行移位鎖存顯示譯碼寄存器分別與單片機(jī)的P1.6作為顯示的串行數(shù)據(jù)線和P1.7作為時(shí)鐘信號線連接。
專利摘要涉及一種用于對電功率的專用計(jì)費(fèi)裝置。單片機(jī)的PO口與ROM連接,P2口作為高位地址和數(shù)據(jù)線分別接地址鎖存器和ROM,地址鎖存器與ROM連接,RESET端接復(fù)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,插于IC卡座插槽。計(jì)量信號檢測器輸出端接INTO端,顯示器與單片機(jī)作為顯示的串行數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘信號線連接。斷電器與P3.4端連接。不必抄表,便于電費(fèi)計(jì)算機(jī)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(yōu)先權(quán)日1996年5月30日
發(fā)明者陳文薌 申請人:廈門大學(xué)