智能IC卡燃气控制器设计毕业论文

智能IC卡燃气控制器设计毕业论文

前言：

随着城市燃气的发展，越来越多的家庭都用上了燃气。给生活带来了极大的方便。但是传统的燃气表都是由抄表员定期到家中读取燃气计量数据，再进行结算。这种低工作效率、工作量大、易出错、收费时间长的特点，限制了燃气管理的发展。在信息时代到来的今天，IC卡燃气表技术得到了迅速的发展，IC卡应用系统也得到了很大的发展。IC卡解决了上述问题，为我国燃气的发展指明了新的道路。[1]

1IC卡及燃气表的发展历史

1.1IC卡的发展历史

二十一世纪是知识经济和信息化的时代。集成电路卡（Integrated Circuit Cards，简称 IC卡）[2]，又名智能卡，是一种将存储有大量信息的芯片附着在基本介质上的一种卡。其特点是体积小、存储容量大、安全性高、使用方便等。IC卡从问世以来，经历了存储器卡、逻辑加密卡到CPU卡的发展过程。目前，各种类型的IC 卡已经广泛地应用在社会的各个领域。

1.2燃气表的发展历史

燃气表主要经历了湿式到机械皮膜式到新型燃气表的发展过程。其中新型燃

气表的典型代表是IC卡智能燃气表。

从1815年由英国工程师S·Clegg研制出第一台湿式煤气表至今，燃气计量设备经历了无数次的改进和完善，但家用燃气计量仍以皮膜表为主。虽然自它问世以来出现了很多形式和类型，但其计量原理基本没变。

原皮膜表均使用羊皮制膜，由于其本身的质量参差不齐或加工不均匀，而且还易干燥，所以这种皮膜表计量时易出现误差。自80年代中期，德国的皮膜式燃气表[3]开始使用合成橡胶膜，这种膜不会干燥，测量精确，而且延长整块表的使用寿命。为此德国联邦标准局规定，自1991年起全国围使用的家用皮膜表必须采用合成橡胶膜。2IC卡及燃气表的现状

2.1IC卡的国外现状

①国外IC卡应用概况

lC卡自20世纪70年代问世以来，在近30年的时间里发展迅速。国际上IC 卡的发行量从1992年的2．6亿发展到2000年的20．6亿。各地区市场份额为：亚洲占30％，欧洲占40％，北美占12％，南美占10％，其他国家占8％；按应用类别来看，其中卡占57．86％，SIM卡占17．97％，金融卡占11．20％，其他占12．97％。目前，国际上IC卡的应用已经进入高速发展时期。

②国IC卡应用概况

IC卡进入我国的时间较晚，应用由银行卡起步，而非银行卡的应用后来居上，

远远超过了银行卡的发展速度和规模。其中，发展最快的是各类行业性IC卡，如电信领域的公用IC卡和移动通信SIM卡、石化领域的加油卡、劳动和社会保障部门的社会保障卡、建设部门的城市公用事业卡、工商行政管理部门的工商企业卡、税务部门的税务卡、技术监督部门的组织机构代码卡等。

1993年国务院统筹规划了经济信息化的建设，决定实行一系列“金”字号工程(金桥、金卡、金关)。其中，“金卡工程”[4]即电子货币及各类卡基应用系统工程。这项工程使人民生活更方便、更舒适，通过建立信息交换服务中心，共享信息资源，提供一个可靠的、良好的信息服务体系。我国政府正在致力于国民经济信息化的建设，以“金卡工程”为代表的信息化应用工程使我们加速向全球经济一体化迈进。作为金卡工程的代表，IC技术无疑是当今世界最优秀的应用技术。

2.2燃气表的国外现状

①国外燃气表应用概况

目前，许多发达国家对家用燃气表的质量管理非常重视，对燃气表进行了一系列的改革，使燃气表在计量精确、造型美观、通信功能、耐腐蚀和耐高温等方面有了很大的改善，而且随着技术的发展，已研制出了各种新型燃气表[1]，如日本研制出射流表和涡轮表，美国和英、德、法等国已将超声波用于燃气表。其中，这些发达国家中燃气表技术改革和应用最广泛的是IC卡膜式燃气表。这种IC卡燃气表具有体积小、静止计量、无噪音、使用寿命长、精度高、可附加其他功能，如自动计价和分时计价功能。同时，出现工业了IC卡智能燃气表。

②国燃气表应用概况

目前，国IC卡燃气表生产厂家较多，估计将超过100家，生产规模大小不一，产品质量参差不齐，技术水平和研究方向也存在较大差异。因此，在选用过程中，燃气企业必须选择适合当地使用的、具有先进技术性能的IC卡燃气表，同时必须综合考虑仪表的技术指标、安全性能、售后服务等因素，否则，可能因选型不当，仪表故障率高而造成较大经济损失。国家建设部为加强IC卡技术的应用管理，促进建设事业IC卡应用工作健康、规、有序、安全、高效地发展，归口领导IC卡应用试点及推广，制订全国建设事业IC卡应用的总体规划和政策法规，特成立建设部IC卡应用管理领导小组，对全国建设事业IC卡应用工作实行归口管理，建设部IC卡应用管理领导小组办公室（简称IC卡办）负责日常管理工作。为加强IC卡燃气表的质量管理、统一标准，提高燃气行业经营管理水平，促进燃气收费系统的现代化管理，国家也制定了相应的行业标准，即CJ/T112-2000《IC卡家用膜式燃气表》，它是在GB/T6968-1997《膜式煤气表》的基础上，增加了预付费控制器有关技术要求，并遵循有关电子产品的标准。

作为新技术的推广，不同厂家的IC卡燃气表技术是存在较大差异的，大家工作的重点都是致力于解决智能卡的安全问题，其方案千差万别，但是，问题的有效解决无疑是产品成熟的主要标志。

3 系统硬件设计与实现

3.1 系统工作原理

智能IC 卡燃气控制器[5] [6]设计由以下几部分组成：燃气流量计量、电磁阀驱动、 声光报警、单片机控制、键盘输入、液晶显示、电源及电源检测部分。智能IC 卡燃气控制器系统主要实现对燃气流量的监测、电磁阀的自动控制。将流量转化为数字信号，再由控制器将该数字量转化为相应的使用流量值，与已购买的用气量比较，在达到预定警戒气量后启动声光报警，购买气量用完后控制电磁阀自动关闭。同时，把使用燃气的情况，IC 卡剩余金额等信息显示出来。[7]

3.2 系统硬件结构框图

图1 智能IC 卡燃气控制器系统硬件框图 3.2 系统主要模块

3.3.1 流量计量模块

该模块采用无源检测元件干簧管[8]将燃气流量变换成脉冲，便于单片机计数。干簧管为磁灵敏开关型传感器[9]。干簧管由一对磁性材料制造的弹性舌簧组成，密封于玻璃管中。当磁性材料如恒磁铁或线圈产生的磁场施加于舌簧上时，使两个舌簧磁化，产生的磁场吸引力克服了舌簧弹性产生的阻力，舌簧被接触接通。一旦磁场消失，舌簧又重新分开，在IC 卡燃气表系统中一般是采用永磁性的 5mm*5mm 断面磁钢。

3.3.2 电磁阀驱动电路

该模块的功能是在用户购买的燃气量用完或电池电量不足等原因时，单片机发出控制信号让电磁阀[10]自动关闭。同时，在系统工作正常且用户购买的燃气量充足时保持电磁阀开通。

3.3.3 IC 卡接口电路

该模块把存有用户信息、购买气量、预存金额等信息通过接口电路把信息传入单片机。

3.3.4 声光报警模块

该模块在系统工作异常，或者用户气量不足时，发出警报声，并伴随红灯闪