非接触式Mifarel卡预付费智能水表设计

2．5 阀门控制电路
本设计采用小功率电机通过减速直接驱动球阀开闭。其优点是结构相对简单，水阻小。缺点是球阀的球环加工精度要求高，使用一段时间后由于水垢或微颗粒等会使转动阻力增大。设计中采用每月定时开关阀门几次来解决这一问题。阀门控制电路图5所示。

3 软件设计
M1卡智能水表软件采用了模块化设计，主控程序包括系统初始化、状态判断、流量脉冲和用水量处理、报警提示和功耗模式处理等，其中的关键是计费处理部分和看门狗的初始化。系统初始化包括对MSP430F4l3的堆栈、端口、中断、LCD控制寄存器的设置，系统初始化以后，进入低功耗模式，直到有中断源将其唤醒，再进入相应中断服务程序。功能子程序包括：M1卡的读写模块(包括M1卡有效性判断读／写及M1卡的解密与加密)、计费处理模块(包括阶梯水价段计费判断及处理)及阀门控制模块等。系统程序流程图如图6所示。(由于篇幅有限，程序代码略――编者注)

4 技术指标
电源：DC3．6 V ER一18505锂电池，寿命≥6年。
静态功耗：水表控制器，10μW。
静态电流≤25μA，开关阀电流≤180 mA。
M1卡读写次数≥1万次。
电机阀响应时间≤4 s。
与基表显示误差：±0．01 m3。
使用水温：一4～42℃。
环境湿度≤96％。

5 系统主要功能
M1卡预付费智能水表，除集预付费、阶梯水价计费、故障检测等功能于一体外，还兼具以下特殊功能：
①电池欠压提示功能。当电池电量低于2．7 V时，水表将自动关阀，以提醒用户更换电池；同时将剩余水量和实际用水量的记录数据锁定，刷“用户卡”后仍可开阀使用，十天后关阀且不可再用卡开阀。更换新电池后，原用水信息数据不变。
②防非法窃水功能。在强磁干扰情况下，水表将自动关阀；同时水表将各种干扰状态记录在案。水表设有防拆装置，当遇到自行拆装的情况时，水表将进入锁定状态。
③查询功能。为了便于用户及时掌握用水情况，在使用过程中可随时查看“累积用量”、“剩余量”、“单价”、“当月用量”。
④自动告警功能。当剩余水量小于设置的报警量时，水表将自动关阀，提醒用户购水。
⑤透支功能。当剩余水量用至设置的透支量时，水表将自动关阀，切断水源；此时，只有将“用户卡”重新充值购水，才可使水表阀门开启。
⑥阀门防锈设计。每个月的7号、14号、21号、28号凌晨3点左右会自动开关阀1次，且并未将阀门完全关死，防止阀门锈死的同时达到激活电池的目的。

结 论
本文设计的智能M1卡水表已经研制成功并应用于华中科技大学喻圆小区新建一期工程且通过验收。该智能水表集预付费、阶梯水价计费、故障检测等功能于一体，具有读数清晰、计量准确、管理控制方便等特点，适合与智能楼宇系统配套，实现集中抄表和远程控制，可广泛应用于住宅小区、学校、工厂等水表集抄场所。此外水表内部具有用水的价格参数(如当前单价、阶梯水价等)和准确的实时时钟(用作复费率核算的时间标准)，更重要的一点是充值是按金额为单位，而不是按水量来充的，避免了充值时存在互相转换和找零的麻烦，有效地提高了居民用水计量收费管理的现代化水平，在实际应用中取得了良好效果。