基于非接觸式IC卡的智能水控器設計

摘要：為適應校園智能化管理發(fā)展趨勢，文中介紹了一種基于非接觸式IC卡的智能水控器設計方案。該設計通過(guò)對STC11F16XE單片機、MF RC500讀卡芯片、雙干簧管傳感器、L9110電機驅動(dòng)芯片等器件的綜合運用，可以實(shí)現刷卡流水，并能按流量實(shí)時(shí)扣費功能，從而有效提高學(xué)生節水意識。文中重點(diǎn)闡述了該智能水控器的硬件電路設計和軟件思路。實(shí)驗結果表明，該設計方案可行，系統運行穩定，可以滿(mǎn)足計量準確要求。
關(guān)鍵詞：非接觸式IC卡；智能水控器；STC單片機；MF RC500

0 引言
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，國民經(jīng)濟依賴(lài)水資源的程度越來(lái)越高，而水資源緊缺卻日益嚴重。在校園內，當代學(xué)生又大多數缺乏獨立生活的能力，對能源的節約意識不夠強，常會(huì )出現公共用水浪費現象。因此如何既能保障學(xué)生的正常用水，同時(shí)又避免不必要的浪費，已經(jīng)成為學(xué)校后勤管理服務(wù)所關(guān)注的焦點(diǎn)。本文研究的基于非接觸式IC卡智能水控器既可以有效提高學(xué)生的節水意識，同時(shí)又能適應目前校園智能化管理的發(fā)展趨勢。

1 智能水控器原理
非接觸式IC卡智能水控器以射頻識別技術(shù)為核心，這里非接觸式IC卡采用的是PHILIPS公司的Mifare 1卡。系統工作時(shí)，其智能水控器的內部專(zhuān)用讀卡芯片相連的天線(xiàn)線(xiàn)圈會(huì )不斷向外發(fā)射一組13．56MHz固定頻率的電磁波，當Mifare 1卡靠近時(shí)，卡內的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電而產(chǎn)生電荷。當電容充電達到2V時(shí)，該電容就作為電源為卡上的其他電路提供工作電壓，這樣就可將卡內數據發(fā)射出去或接收水控器的數據并保存。
智能水控器應用于已采用校園一卡通系統的學(xué)校，安裝在有水龍頭流水的場(chǎng)所。當用戶(hù)將卡放置到水控器卡感應區，讀卡芯片就會(huì )獲取卡上的信息，并將相關(guān)數據發(fā)送回單片機，由單片機控制數碼管顯示用戶(hù)余額，再對余額進(jìn)行判斷看是否大于單位扣費金額，若余額足夠則控制電磁閥打開(kāi)，出水，流量傳感器將流經(jīng)的水轉換成電脈沖信號輸入單片機，之后單片機通過(guò)預設費率將用水量轉換成金額并進(jìn)行扣費，數碼管動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示用戶(hù)當前金額。當卡拿走后，單片機自動(dòng)關(guān)閉電磁閥，停止供水，水控器隨即進(jìn)入待機狀態(tài)，僅顯示當前時(shí)間和水溫?？ㄏM信息可通過(guò)上位機軟件發(fā)送指令來(lái)查詢(xún)。

2 智能水控器硬件設計
根據功能設計要求，智能水控器硬件電路主要包括主控模塊、射頻模塊、電磁閥控制模塊、流量計量模塊、顯示模塊等。智能水控器硬件結構框圖如圖1所示。