2011-04-15
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4 CPU卡智能水表各模块的硬件及软件设计
4.1控制芯片MCU
单片机采用MSP430F413,它采用了FLASH存储器,并具有以下一些特点:
1)超低功耗:MSP430F413运行在2.2V,1MHz时钟条件下,其工作电流根据工作模式的不同在0.1 A~300~A之间,其工作电压范围1.8V~3、6V。
2)处理能力强大:采用RISC指令集,核心指令27条,并具有丰富的寻址方式。片内寄存器数量多,有高效的查表处理方法。
3)片上外围模块丰富:MSP430F413具有FLL+(频率锁相环)时钟系统,看门狗带,有三个捕获/比较寄存器的16位定时器(Timer A),片内比较器,96段LCD驱动器,48个通用I/O引脚,并且端口P1和P2具有中断能力,每一引脚都可以单独选择中断触沿、单独允许中断。
4)开发方式简便高效:MSP430F413具有JTAG接口,可以方便的通过JTAG控制器实现程序的下载和调试。
5)具有5种节电模式,掉电电流(RAM数据保持)最低可为0.1uA,提供从待机模式中快速唤醒功能,唤醒时间小于6um。平时单片机处于低功耗模式3,流量检测,CPU卡数据操作等都以中断方式唤醒,以节省功耗。
4.2电源管理
采用3.6V的电池对系统供电, 当电池电压小于3v时,由于利用MSP430F413内部的比较器,以中断方式唤醒单片机,及时关闭水表阀门并保存相应数据,提示用户更换电池。对LCD显示,CPU卡接口电路等的供电在需要操作时才打开,以减小不必要的电流损失。原理图如图2所示。
比较器内寄存器设置如下:CACTL2=P2CA1;//CA1选择外部信号输入,CA0不选择外部信号输入CACTL1=CAREF 3+CAON;11基准电压采用第三种模式CAPD:CAPD6+CAPD7
4.3流量检测
将用水量转换为脉冲信号,采用两个脉冲传感器对脉冲信号进行接收,防止抖动产生的多计数现象。通过一定的程序设置,判断两个传感器是否正常工作,若不正常,则认为是外界强磁干扰,关闭阀门。原理图如图3所示。
4.4 阀门控制电路
特殊情况下,控制水表阀门的开关,选用饱和压降为0.2V的三极管8550和8050的对管构成电机驱动电路,既可以保证电机的驱动电流又可在故障时限制最大电流<500mA。原理图如图4所示。
4.5 CPU卡以及ESAM模块接口
CPU卡的外部引脚有8根,实际用到的有5根,即VCC、RST、CLK、GND和I/o。MSP430是64脚QFP封、蟪有48个通用I/O口。这里采用P1.2/TA1,利用定时器A模拟实现与CPU卡通信,原理图见图5。
模块工作的时钟,由于MSP430单片机独特的性能,可以利用P1.1/MCLOCK 口输出1M 到5M 的时钟,利用此时钟可以很好地实现MSP430和CPU卡的通讯时钟同步。
单片机的P1.2口用来实现单片机和CPU卡的双向数据通信,由于CPU卡的VO口采用的是集电极开路方式,使用时要在口线上外接上拉电阻。
单片机的P1.3口用来控制CPU卡的复位CPU卡采用的是低电平复位方式P1-3口平时为低电平。CPU卡工作时为高电平。
4.1控制芯片MCU
单片机采用MSP430F413,它采用了FLASH存储器,并具有以下一些特点:
1)超低功耗:MSP430F413运行在2.2V,1MHz时钟条件下,其工作电流根据工作模式的不同在0.1 A~300~A之间,其工作电压范围1.8V~3、6V。
2)处理能力强大:采用RISC指令集,核心指令27条,并具有丰富的寻址方式。片内寄存器数量多,有高效的查表处理方法。
3)片上外围模块丰富:MSP430F413具有FLL+(频率锁相环)时钟系统,看门狗带,有三个捕获/比较寄存器的16位定时器(Timer A),片内比较器,96段LCD驱动器,48个通用I/O引脚,并且端口P1和P2具有中断能力,每一引脚都可以单独选择中断触沿、单独允许中断。
4)开发方式简便高效:MSP430F413具有JTAG接口,可以方便的通过JTAG控制器实现程序的下载和调试。
5)具有5种节电模式,掉电电流(RAM数据保持)最低可为0.1uA,提供从待机模式中快速唤醒功能,唤醒时间小于6um。平时单片机处于低功耗模式3,流量检测,CPU卡数据操作等都以中断方式唤醒,以节省功耗。
4.2电源管理
采用3.6V的电池对系统供电, 当电池电压小于3v时,由于利用MSP430F413内部的比较器,以中断方式唤醒单片机,及时关闭水表阀门并保存相应数据,提示用户更换电池。对LCD显示,CPU卡接口电路等的供电在需要操作时才打开,以减小不必要的电流损失。原理图如图2所示。
比较器内寄存器设置如下:CACTL2=P2CA1;//CA1选择外部信号输入,CA0不选择外部信号输入CACTL1=CAREF 3+CAON;11基准电压采用第三种模式CAPD:CAPD6+CAPD7
4.3流量检测
将用水量转换为脉冲信号,采用两个脉冲传感器对脉冲信号进行接收,防止抖动产生的多计数现象。通过一定的程序设置,判断两个传感器是否正常工作,若不正常,则认为是外界强磁干扰,关闭阀门。原理图如图3所示。
4.4 阀门控制电路
特殊情况下,控制水表阀门的开关,选用饱和压降为0.2V的三极管8550和8050的对管构成电机驱动电路,既可以保证电机的驱动电流又可在故障时限制最大电流<500mA。原理图如图4所示。
4.5 CPU卡以及ESAM模块接口
CPU卡的外部引脚有8根,实际用到的有5根,即VCC、RST、CLK、GND和I/o。MSP430是64脚QFP封、蟪有48个通用I/O口。这里采用P1.2/TA1,利用定时器A模拟实现与CPU卡通信,原理图见图5。
模块工作的时钟,由于MSP430单片机独特的性能,可以利用P1.1/MCLOCK 口输出1M 到5M 的时钟,利用此时钟可以很好地实现MSP430和CPU卡的通讯时钟同步。
单片机的P1.2口用来实现单片机和CPU卡的双向数据通信,由于CPU卡的VO口采用的是集电极开路方式,使用时要在口线上外接上拉电阻。
单片机的P1.3口用来控制CPU卡的复位CPU卡采用的是低电平复位方式P1-3口平时为低电平。CPU卡工作时为高电平。
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答非所问
推荐于2017-09-12 · 知道合伙人互联网行家
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读卡器通过射频信号同步进行近距离通讯,并为卡上的芯片提供能量。
IC卡芯片的线圈在特定交变磁场中耦合获得高压能量, 非接触式IC卡的读写器通过发射线圈发射交变强磁场,给予IC卡能量,通过磁场的断、续编码写入数据,并通过线圈感应IC卡发生的磁场阅读IC卡发来的数据;IC卡通过交变磁场获得能量,通过检验磁场的编码获得读写头写来的数据,并按设定的模式编码、调制,向读写头发出数据。
IC卡芯片的线圈在特定交变磁场中耦合获得高压能量, 非接触式IC卡的读写器通过发射线圈发射交变强磁场,给予IC卡能量,通过磁场的断、续编码写入数据,并通过线圈感应IC卡发生的磁场阅读IC卡发来的数据;IC卡通过交变磁场获得能量,通过检验磁场的编码获得读写头写来的数据,并按设定的模式编码、调制,向读写头发出数据。
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CPU 如果不醒着,所有的检测设备都不工作,怎么能检测卡呢。
追问
CPU平时休眠 卡靠近感应区时通过电路触发 产生中断 唤醒CPU 很多地方用的是红外检测 但是电流做不到那么小的 20UA左右 网上有说微波检测 不知道是怎么个原理
追答
这咱解答不了,超出咱的理解范围了,呵呵,抱歉哦!
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