IC卡智能燃氣表的低功耗設計
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IC卡智能燃氣表是在普通燃氣表的基礎上再加上電子控制器、閥門(mén)及取樣用脈沖發(fā)生器(如干簧管、霍爾元件等)。計數器每轉一周發(fā)出一個(gè)脈沖信號，將脈沖信號送入CPU，CPU根據編制的程序進(jìn)行計數與運算，再將計算結果與設定值比較，當比較結果達到一定范圍時(shí)發(fā)出報警及開(kāi)關(guān)進(jìn)氣閥等指令。
2 低功耗設計
?、?閥門(mén)
閥門(mén)是Ic卡智能燃氣表的執行機構，是實(shí)現預付費功能的關(guān)鍵裝置，當用戶(hù)表中余量為零時(shí)，應能及時(shí)切斷氣源，閥門(mén)采用微功耗雙穩態(tài)設計。IC卡智能燃氣表采用電池供電，閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉應具有雙穩態(tài)特性，即閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉需要瞬態(tài)電流， 而開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)的保持不需要消耗能量。為滿(mǎn)足對IC卡智能燃氣表總體外觀(guān)的要求，采用機電一體化的設計思想，將閥門(mén)內置。
?、?低功耗驅動(dòng)電路
閥門(mén)開(kāi)啟關(guān)閉的瞬間需要高電壓、大電流。為解決電源問(wèn)題，設計了升壓式直流電源變換器，它主要由開(kāi)關(guān)管、儲能電感、續流二極管、濾波電容及比較器構成。單片機通過(guò)某管腳電平的變化控制開(kāi)關(guān)管的通斷。開(kāi)關(guān)管導通時(shí)，儲能電感兩端電壓為+6V，此時(shí)續流二極管處于反偏截止狀態(tài)，電池通過(guò)開(kāi)關(guān)管對儲能電感充電，儲能電感中電流線(xiàn)性增加，電能存儲在儲能電感中。開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，流過(guò)儲能電感的電流減少，儲能電感兩端的電壓反相，續流二極管導通，儲能電感中儲存的電能與電池中的電能疊加在一起通過(guò)續流二極管對濾波電容充電。通過(guò)續流二極管，電池對濾波電容充電，然后通過(guò)比較器判斷電壓的高低決定是否停止。
?、?低功率單片機
設計時(shí)，盡量選用低功耗的單片機。PIC16C62系列單片機是由美國Microchip公司生產(chǎn)的8位單片機，由于采用了CMOS工藝，因此其功耗極低，可很方便地采用電池直接供電。其主要性能特點(diǎn)為：工作頻率可達20 MHz，振蕩器可采用RC振蕩器或
晶體振蕩器；工作電壓(直流)為3．5～6．0 V；低功耗，運行模式的工作電流2 mA；內置WatchDog(看門(mén)狗)電路，防止由于外部干擾或內部編程錯誤引起單片機運行故障；采用單字節指令結構；具有一次性編程(OTP)芯片。
PIC16C62系列單片機最突出的特點(diǎn)是具有睡眠(SLEEP)模式。在睡眠模式下，典型電流3 A，可通過(guò)軟件設置進(jìn)入睡眠模式，并可由任一中斷喚醒。在用戶(hù)使用燃氣時(shí)，單片機進(jìn)入運行模式，而停止使用燃氣一段時(shí)間后，便進(jìn)入睡眠模式，因此
IC卡智能燃氣表可成功地實(shí)現低功耗。
?、?低功耗外圍器件
數據及信息顯示采用低壓微功耗的LCD液晶顯示器，驅動(dòng)器選用Philip公司生產(chǎn)的PCF8576芯片。芯片的電壓(直流)工作范圍為2～6 V，采用I2C總線(xiàn)協(xié)議。電壓檢測芯片選用AN051，該芯片在電壓為1．5 V時(shí)，典型電流為1．5 A。
?、?分區分時(shí)供電
為降低功耗，IC卡智能燃氣表采用分區分時(shí)供電方式。利用電源開(kāi)關(guān)控制加到儲存器芯片、IC卡接口的上拉電壓，保證不用這部分電路時(shí)關(guān)斷電源。加到液晶顯示器驅動(dòng)器PCF8576芯片上的電壓在系統進(jìn)入睡眠模式時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制關(guān)閉顯示，降低功耗。
?、?軟件設計
軟件設計緊密結合IC卡智能燃氣表的控制模式，充分體現了對Ic卡信息讀寫(xiě)、卡類(lèi)型判斷、計量信號判斷與數據處理、電壓監測與電源保護等功能，并在信號安全性、軟件運行可靠性及抗干擾等方面進(jìn)行了精心設計。主程序流程見(jiàn)圖2。
圖2 主程序流程
單片機的功耗隨著(zhù)CPU的工作時(shí)間延長(cháng)提高，因此盡量采用軟件代替硬件，采用定時(shí)中斷代替軟件循環(huán)延時(shí)的工作方式及靜態(tài)顯示方式，縮短CPU的運行時(shí)間。
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