专利名称：智能卡预付费电表装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对电功率的专用计费装置。
为了解决机械式电度表抄表、收费和管理中的弊端，出现了很多自动收费电表和计算机管理系统。CN2165446Y号专利提供一种磁卡式电度表，它包括感应式电度表和单片机、磁头、电度表转数传感器和供电开关，磁头的绕组与微机的数据通道相连接，转数传感器安装在感应式电度表的转盘侧方且与微机的计数通道相连接，供电开关串接在供电回路中，其控制端与微机的控制通道相连接。CN1073528A号专利申请公开了一种保密卡式电度表，它将电路随机分成任意两部分，主机及保密卡中各放置一部分，每部分均做成专用芯片。CN1078806A号专利申请公开了一种电脑电度表及度数预置器，电脑电度表分为电度表主体和电子卡，电子卡作为度数载体，是一种可逆计数的数显电子卡，度数预置器是一种能够解开电子卡密码电路并对其可预置度数的数字电路装置。CN2176548Y号专利公开一种多功能卡式电能表，主要由电能测量记录装置、自动开关、智能IC卡自动计费系统和空载电压线圈不耗电开关电路组成。
本实用新型的目的在于提供一种采用智能IC卡预收电费，省去抄表麻烦并能进行微机管理的智能卡预付费电表附件。
本实用新型包括单片机系统、IC卡、计量信号检测器、显示器和断电器，单片机系统包括单片机、程序存储器、地址锁存器和复位电路，单片机的P0口作为低8位地址线与程序存储器连接，P2口作为高位地址和数据线分别接地址锁存器和程序存储器，地址锁存器与程序存储器连接；单片机的RESET端接复位电路。IC卡包括串行电可擦除只读存储器和卡座，串行电可擦除只读存储器电路板插于卡座的插槽内，串行电可擦除只读存储器的读写控制端口与单片机P1口的低4位连接。计量信号检测器包括传感器和计量信号放大器，传感器输出端接计量信号放大器，放大器的计量信号输出端接单片机的外部中断INTO端。显示器分别与单片机作为显示的串行数据线和时钟信号线连接。断电器的控制输入端与单片机的P3.4端连接，控制端与用电线路和供电线路连接。
实用中，售卡单位使用电脑通过写卡器在IC卡中预先写入一定量的电度数及密码等信息，用户将IC卡插入电表，单片机系统识别有效的IC卡后控制断电器接通电源，并将卡中的电度数显示在显示器上。计量信号检测器根据用户的用电情况输出计量信号，并送到单片机系统进行处理。用户每用一度电，IC卡中的电度数就减少一度。当IC卡中的电度数快用完时，显示器上将出现提示信息提醒用户换卡，若不及时换卡，则电源将自动被切断。
由此采用单片机系统，其控制实现微机自动管理，具有上电自复位和手动复位两种功能。IC卡可多次回收再利用，降低成本，可设加密识别电路，由串行电可擦除只读存储器来存储电度数及密码等信息，因此IC卡可采用软硬件结合的加密方法，不易伪造。另外，本附件既可用于旧式电表的改装，避免原有电表被淘汰所造成的浪费，又可改进电表的结构，更新换代，逐步克服抄表、用户不缴费等弊端，符合实现电费计算机管理的趋势。
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
图3为主程序流程图。
图4为中断服务程序流程图。
如图1所示，本实用新型由单片机系统(1)、IC卡(2)、计量信号检测器(3)、显示器(4)和断电器(5)组成。参见图2，单片机系统包括单片机IC1(8031)、程序存储器IC2(2732)、地址锁存器IC3(74LS373)和复位电路(R1、R2、C1、C2、S1)，其中单片机8031的P0口作为低8位地址线，P2口作为高位地址和数据线，复位电路接单片机8031的RESET端口。复位电路包括上电自复位和手动复位电路，当停电结束时，来电后可通过上电自复位方式开始工作，手动复位按钮S1设在IC卡座插槽内，当插入IC卡时，即可触动S1使系统复位。IC卡由串行电可擦除只读存储器IC4(93LC46)和卡座组成，最好设加密识别电路，E2PROM93LC46用以存储电度数及密码等信息，93IC46有可靠的写保护措施，数据十分安全，单片机8031通过P1口的低4位来控制93LC46的读写过程。由于E2PROM不怕掉电且可循环擦写，因此，IC卡可多次回收再利用，从而降低成本。同时，IC卡可采用软硬件结合的加密方法，不易伪造。计量信号检测器由光敏三极管Q1作为反射式光传感器，传感器的输出端接计量信号放大器是Q2，计量信号放大器也起隔离和倒相作用。反射式光传感器可位于电表转盘的上方，转盘上设黑色条状物，当转盘每转过一圈，A点就有一个负脉冲输出，此计量信号输出至单片机8031的外部中断INTO端，然后由中断服务程序进行处理。显示器用以显示IC卡中剩余的电度数及一些提示信息。显示器采用串行静态结构，这样既可大大节省数据线，又可消除闪烁。显示器主要由4个数码管LED1～LED4和4个串行移位锁存显示译码寄存器IC5～IC8(74HC164×4)组成。单片机8031的P1.6作为显示的串行数据线，P1.7作为时钟信号线分别与4个串行移位锁存显示译码寄存器(74HC164)连接。在软件设计中，显示的字形采用查表方式，这样既可显示数字0～9，又可方便地显示A，B，C，D，E，F等字母。断电器的作用在于控制电源通断，当单片机8031的P3.4脚输出高电平时，电源接通；当P3.4脚输出低电平时，电源断开。断电器为一电子开关或电子继电器，电子开关的控制输入端接单片机8031的P3.4脚，继电器J与用户线路和供电线路连接，继电器控制用电线路与供电线路的通断。
显然，电表的软件部分主要包括主程序和中断服务程序，其中还调用到其它一些子程序，例如显示子程序、读E2PROM(93LC46)子程序、写E2PROM子程序等。主程序和中断服务程序的流程图如图3，4所示。主程序将系统初始化后，即结合加密电路识别IC卡的有效性。对于无效的IC卡，将切断电源并显示错误信息“Err”(error)；对于有效的IC卡，若其中的电度数少于5度，则显示提示换卡的符号，当电度用完时，则自动切断电源并显示“no”。中断服务程序主要是完成电量计量的功能。
权利要求1.智能卡预付费电表装置，包括单片机系统、IC卡、计量信号检测器、显示器和断电器，其特征在于单片机系统包括单片机、程序存储器、地址锁存器和复位电路，单片机的P0口作为低8位地址线与程序存储器连接，P2口作为高位地址和数据线分别接地址锁存器和程序存储器，地址锁存器与程序存储器连接，单片机的RESET端接复位电路；IC卡包括串行电可擦除只读存储器和卡座，串行电可擦除只读存储器电路板插于卡座的插槽内，串行电可擦除只读存储器的读写控制端口与单片机P1口的低4位连接；计量信号检测器包括传感器和计量信号放大器，传感器输出端接计量信号放大器，计量信号放大器的计量信号输出端接单片机的外部中断INID端；显示器分别与单片机作为显示的串行数据线和时钟信号线连接；断电器的控制输入端与单片机的P3.4端连接，控制端与用电线路和供电线路连接。
2.如权利要求1所述的智能卡预付费电表装置，其特征在于所说的复位电路设有上电自复位和手动复位电路，手动复位电路按钮设在IC卡座插槽内。
3.如权利要求1所述的智能卡预付费电表装置，其特征在于所说的IC卡设加密识别电路。
4.如权利要求1所述的智能卡预付费电表装置，其特征在于所说的显示器设有4个数码管和4个串行移位锁存显示译码寄存器，4个串行移位锁存显示译码寄存器分别与单片机的P1.6作为显示的串行数据线和P1.7作为时钟信号线连接。
专利摘要涉及一种用于对电功率的专用计费装置。单片机的PO口与ROM连接,P2口作为高位地址和数据线分别接地址锁存器和ROM,地址锁存器与ROM连接,RESET端接复位电路。IC卡的串行电可擦除只读存储器的读写控制端接P1口的低4位,插于IC卡座插槽。计量信号检测器输出端接INTO端,显示器与单片机作为显示的串行数据线和时钟信号线连接。断电器与P3.4端连接。不必抄表,便于电费计算机管理。
文档编号G01R11/00GK2278222SQ96212768
公开日1998年4月8日 申请日期1996年5月30日 优先权日1996年5月30日
发明者陈文芗 申请人:厦门大学