专利名称：一种电能表的ic卡光电隔离接口电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能表的IC卡光电隔离接口电路。
背景技术：
目前预付费电能表主要采用接触式CPU卡作为数据传输介质，插卡操作涉及操作者的人身安全，属“3C”强制性产品认证的产品，为保证插卡操作的安全性，表具IC卡接口
电路与计量电路必须采用电气隔离设计。在单相预付费电能表中普遍采用主控MCU(微控制器)与计量电路光电隔离而主控MCU与IC卡接口电路共地的设计方案，在三相预付费电能表中，出于性能的考量，主控MCU与计量电路大多采用直连共地设计，因此主控MCU与IC卡接口电路之间需要采用电气隔离设计。现有电能表的光电隔离IC卡接口电路方案主要有两种，区别主要在CPU卡时钟信号的处理上，一种方案是卡时钟信号由主控MCU产生，经lOMBit/s传输速率的高速光藕进行传输，优点是工作时数据传输不存在时序不同步的问题，但存在功耗大、成本高的缺点，另一种方案是主控MCU不产生时钟信号，CPU卡时钟信号由74HC00与非门集成电路和晶振等组成的方波振荡器产生，由于CPU卡时钟源和主控MCU时钟源不同，工作时存在时序不同步的问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供安全、可靠、成本低廉的一种电能表的IC卡光电隔离接口电路。一种电能表的IC卡光电隔离接口电路，包括光电隔离器，光电隔离器的两端分别与微控制器和卡保护模块连接从而起电气隔离作用，其特别之处在于，还包括一时钟发生器，该时钟发生器的一路时钟输出引脚与卡保护模块的时钟引脚连接，该时钟发生器的另一路时钟输出引脚和时钟输出使能引脚分别通过光电隔离器与微控制器连接。其中时钟发生器的电源引脚和地引脚分别接直流电源和地，微控制器为单片机。其中时钟发生器的时钟振荡器为内部高速振荡器。本实用新型有益效果是由于CPU卡工作时钟由位于光电隔离电路卡口侧的时钟发生器直接提供，避免了使用功耗大且价格昂贵的高速光藕(lOMbit/s)进行CPU卡工作时钟的光电隔离传输，主控MCU(微控制器)只输出控制时钟发生器工作的启停开关信号，采用普通光耦传输即可，同时由于时钟发生器还输出与卡工作时钟(频率为f)同步的频率为f/372的低频时钟信号，该低频时钟信号用作MCU与CPU卡通信所用定时器的外部时钟信号，解决了现有第二种方案中主控MCU和CPU卡时钟源不同所带来的时序不同步问题，因而具有工作稳定可靠的优点。
附图I为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图I所示，一种电能表的IC卡光电隔离接口电路，包括光电隔离器，光电隔离器的两端分别与微控制器和卡保护模块PTCK连接从而起电气隔离作用，还包括一时钟发生器U401，该时钟发生器U401的一路时钟输出引脚与卡保护模块PTCK的时钟引脚连接，该时钟发生器U401的另一路时钟输出引脚和时钟输出使能引脚分别通过光电隔离器与微控制器连接。另外时钟发生器U401的电源引脚和地引脚分别接直流电源和地，微控制器采用单片机UlOl，时钟发生器U401的时钟振荡器为内部高速振荡器。如图I所示，包括MCU (微控制器)，具体采用单片机UlOl，其它还包括光电隔离器0P401 0P407、时钟发生器U401、开关三极管Q401 Q402、电阻R401 R418、电容C401 C403、卡保护模块PTCK、接口插针J401、电源VCC、电源VDD，所述时钟发生器U401采用一片廉价的OTP单片机，内部ROM中烧有控制时钟发生器工作的程序，当CKE引脚为低电平时， HCLK引脚输出频率为f的时钟信号，LCLK引脚输出频率为f/372的时钟信号。单片机UlOl的IC_VCC引脚接光耦0P401输入端负极，光耦0P401输入端正极经限流电阻R401接电源VCC，光耦0P401输出端负极接电源地，光耦0P401输出端正极经限流电阻R408接三极管Q401的基极，三极管Q401的发射极接电源VDD，三极管Q401的集电极输出电源VDDl并接有滤波电容C402、C403，电源VDDl通过限流电阻R414和卡保护模块PTCK的电源通道与卡接口插针的KA_VCC引脚相连。单片机UlOl的IC_CLK引脚接光耦0P403输入端负极，光耦0P403输入端正极经限流电阻R403接电源VCC，光耦0P403输出端正极经上拉电阻R411接电源VDDl并与时钟发生器U401的CKE引脚相连，时钟发生器U401的VDD引脚与电源VDDl相连，时钟发生器U401的HCLK引脚通过一限流电阻R413和卡保护模块PTCK的某一信号通道与卡接口插针J401的KA-CLK引脚相连，时钟发生器U401的LCLK引脚与光耦0P402输入端负极相连，光耦0P402的输入端正极经限流电阻R410接电源VDD1，光耦0P402输出端正极经上拉电阻R402接电源VCC并与单片机UlOl的IC_ETU引脚相连。单片机UlOl的IC_RST引脚与光耦0P404的输入端负极相连，光耦0P404输入端正极经限流电阻R404接电源VCC，光耦0P404的输出端正极经上拉电阻R412接电源VDDl并经卡保护模块PTCK的某一通道与接口插针J401的KA-RST引脚相连。单片机UlOl的IC_TXD引脚与光耦0P406的输入端负极相连，光耦0P406输入端正极通过限流电阻R406与电源VCC相连，光耦0P406输出端正极通过上拉电阻R417与电源VDDl相连并通过卡保护模块PTCK的某一通道与接口插针J401的KA-DAT引脚相连，光耦0P406的输出端正极还通过限流电阻R415与三极管Q402的基极相连，三极管Q402的发射极通过限流电阻R416与电源VDDl相连，三极管Q402的发射极与光耦0P405输入端正极相连，光耦0P405的输入端负极接电源地GNDl，光耦0P405的输出端正极与单片机UlOl的IC_RXD引脚相连并通过上拉电阻R405与电源VCC相连。单片机UlOl的IC_CHK引脚与光耦0P407的输出端正极相连并通过上拉电阻R407与电源VCC相连，光耦0P407的输入端正极通过一限流电阻R418与电源VDDl相连，光耦0P407的输入端负极通过保护模块PTCK与接口插针J401的KA-CHK引脚相连。[0018]本实用新型的工作原理是当有卡片插入卡座时，卡座内的开关SW压合,光率禹0P407导通，单片机UlOl的IC_CHK引脚的电平变为低电平，单片机UlOl检测确认后进入卡处理流程，首先单片机UlOl置IC_RST脚为低电平，IC_CLK、IC_TXD脚置为高电平，然后置IC_VCC脚为低电平，光耦0P401导通，使三极管Q401导通，接通电源VDD1，CPU卡及时钟发生器U401开始上电，随后单片机UlOl不断探测IC_RXD脚的电平状态，如确认IC_RXD脚状态为低电平则判定卡口存在短路现象，并立即置IC_VCC脚为高电平切断IC卡的供电VDDl并退出卡处理流程，同时在LCD上显示出错信息，如确认IC_RXD脚状态为高电平，则判定卡口工作正常，单片机UlOl置IC_CLK脚为低电平，光耦0P403导通，时钟发生器检测到CKE脚为低电平，HCLK引脚输出频率为f的CPU卡时钟信号，LCLK引脚输出与卡工作时钟同步的频率为f/372的时钟信号给单片机U101，接着按照IC卡的操作规范及时序要求，对卡进行复位应答、安全认证、数据读写等操作，所有数据处理操作结束后，单片机UlOl将IC_VCC 脚置为高电平切断卡及时钟发生器的工作电源，之后单片机UlOl以声和光的方式提示用户卡处理已结束，可以取出IC卡了，同时将处理结果在IXD上显示出来。
权利要求1.一种电能表的IC卡光电隔离接口电路，包括光电隔离器，光电隔离器的两端分别与微控制器和卡保护模块(PTCK)连接从而起电气隔离作用，其特征在于还包括一时钟发生器(U401)，该时钟发生器(U401)的一路时钟输出引脚与卡保护模块(PTCK)的时钟引脚连接，该时钟发生器(U401)的另一路时钟输出引脚和时钟输出使能引脚分别通过光电隔离器与微控制器连接。
2.如权利要求I所述的一种电能表的IC卡光电隔离接口电路，其特征在于其中时钟发生器(U401)的电源引脚和地引脚分别接直流电源和地，微控制器为单片机(UlOl)。
3.如权利要求I或2所述的一种电能表的IC卡光电隔离接口电路，其特征在于其中时钟发生器(U401)的时钟振荡器为内部高速振荡器。
专利摘要本实用新型涉及一种电能表的IC卡光电隔离接口电路，其特点是，包括光电隔离器，光电隔离器的两端分别与微控制器和卡保护模块(PTCK)连接从而起电气隔离作用，其特征在于还包括一时钟发生器(U401)，该时钟发生器(U401)的一路时钟输出引脚与卡保护模块(PTCK)的时钟引脚连接，该时钟发生器(U401)的另一路时钟输出引脚和时钟输出使能引脚分别通过光电隔离器与微控制器连接。本实用新型有益效果是避免了使用功耗大且价格昂贵的高速光藕(10Mbit/s)进行CPU卡工作时钟的光电隔离传输，采用普通光耦传输即可，还具有工作稳定可靠的优点。
文档编号H03K19/0185GK202475395SQ20122008340
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者于伟, 刘银虎, 田兴美 申请人:银川华能电力仪表有限公司