摘要：在迅速發(fā)展的水表行業(yè)中，各種新型水表層出不窮，而同時用戶的需求也在不斷提高。更好的滿足廣大用戶對水表的性能更好，功能更強的要求，是水表開發(fā)制造廠商必須努力去做好的。本文介紹了新天公司的一種新型射頻卡預付費智能水表，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能性能方面做了詳細說明。

一 引言

隨著水資源短缺現(xiàn)象的日益嚴重，合理分配、使用水資源顯得越發(fā)重要。做為用水量計量工具的水表，受到了越來越多的重視。近幾年，水表行業(yè)產(chǎn)生了迅速發(fā)展的勢頭，各種新技術(shù)不斷應用于傳統(tǒng)水表，使水表的功能豐富多樣，性能更加先進、更加智能化，可靠性、易用性都有了較大改善。

在智能水表開發(fā)應用中有許多難點。第一，可靠性。包括三個方面，一是表中存儲數(shù)據(jù)的可靠性，不能出錯，尤其是在長期運行或環(huán)境惡劣有干擾的情況下；二是計量水量要可靠，不能漏計、多計；三是動作閥門要及時準確。第二，功耗低。因為水表的供電一般采用內(nèi)部電池，能量有限，延長水表使用壽命就必須降低功耗。第三，解決管理部門抄表、收費的困難。

針對以上問題，我公司設計了一系列射頻卡預付費智能水表，并且在市場上取得了良好的業(yè)績。同時針對市場的需求動向，不斷進行新產(chǎn)品的開發(fā)。本文主要介紹新天公司最新開發(fā)的一種射頻卡智能水表。

二 硬件方案

系統(tǒng)框圖如上圖所示。

在水表應用中，MCU（主控制器）大多采用TI 的MSP430單片機、MICROCHIP的PIC單片機。MSP430的優(yōu)點是功耗低、集成液晶驅(qū)動，缺點是價格昂貴。PIC單片機優(yōu)點是抗干擾能力強，軟件開發(fā)簡單快速，缺點是無內(nèi)部ROM(非易失性存儲器)。本方案中采用ATMEL的AVR單片機，優(yōu)點是功耗低，集成有內(nèi)部ROM，且有較大的臨時存儲器、程序存儲器，支持在線編程，可以提高開發(fā)效率。同時AVR單片機價格更有優(yōu)勢，可以降低產(chǎn)品成本，因此有較高的性價比。

射頻模塊支持非接觸式E555X卡的讀寫。非接觸式射頻卡相對于傳統(tǒng)的接觸式卡，有安全性高、壽命長、防水抗污、使用方便等優(yōu)點。射頻模塊采用低功耗器件，在電壓低于2.5V時電路也能可靠的讀寫卡。對于電池供電的水表系統(tǒng)，這比常用的U2270B芯片更有優(yōu)勢。U2270B的工作電壓通常需要7V，因此若用3.6V的鋰電池需要2節(jié)。本方案中的射頻模塊可以將系統(tǒng)電池的用量減少至1節(jié)，有利于系統(tǒng)成本的降低。

時鐘模塊采用帶有中斷輸出功能的RX8025芯片。使得系統(tǒng)功能更強，工作模式更靈活。針對目前逐漸盛行的階梯水價收費的計量場合，產(chǎn)品具有升級的空間。

其它如采樣、攻擊檢測、液晶顯示、低電壓檢測均采用公司已有的技術(shù)，經(jīng)過市場檢驗，保證了可靠性。

三 軟件流程

系統(tǒng)的工作流程如圖2所示，系統(tǒng)的工作模式采用看門狗復位與低功耗睡眠相結(jié)合的方式。系統(tǒng)的絕大部分時間是處于掉電模式，此時系統(tǒng)處于最低功耗的狀態(tài)。當一定時間后，看門狗定時器溢出，產(chǎn)生復位，喚醒系統(tǒng)進入工作狀態(tài)。而用戶刷卡的響應則采用中斷的方式，當系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)時，只要有刷卡動作，也可以隨時響應，保證工作的及時性、可靠性。

為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，軟件處理中對數(shù)據(jù)的操作進行了多重保護。一是多處存放，可以有效解決數(shù)據(jù)被干擾的問題。二是充分利用單片機中的存儲空間，采用變址的方式操作，可以延長存儲器的擦寫壽命，即延長單片機的使用壽命。三是在讀寫卡傳輸數(shù)據(jù)時，加入校驗，提高糾錯能力。

三 功能特點

本方案所設計的水表具有如下功能及特點，

1、 工作可靠。由于系統(tǒng)采用看門狗定時復位的方式，系統(tǒng)具有了自修復能力，保證系統(tǒng)可以長期可靠運行。

2、 功耗低。系統(tǒng)大部分時間處于微功耗狀態(tài)，只有幾個微安的工作電流。只用1節(jié)3.6V鋰電池，也保證產(chǎn)品使用壽命達到6年以上。

3、 計量準確。對于普通口徑的水表，如15，20，25的表，在最大流量時不會漏計采樣脈沖。

4、 讀寫卡及時可靠。由于采用中斷響應的方式，在低功耗模式時，可以隨時響應刷卡操作。同時新的射頻模塊提高了單節(jié)電池系統(tǒng)讀寫卡的可靠性。

5、 定時開關(guān)閥。避免閥門長期不工作而銹死。

6、 可升級為階梯水價方式水表。

四 總結(jié)

本文介紹的水表已經(jīng)經(jīng)過了全面測試，并進行了批量生產(chǎn)，運行穩(wěn)定，性能良好，符合設計指標。

產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，計量精確，使用簡便始終是對水表最根本的要求。新天公司在技術(shù)上精益求精，力求產(chǎn)品品質(zhì)卓越，嚴格控制產(chǎn)品的質(zhì)量。在配套的管理軟件上，有著多年的開發(fā)經(jīng)驗及成功案例，功能齊備，覆蓋管理中的各個層面，適合大、中、小型客戶。同時管理軟件操作簡便，技術(shù)支持迅速到位。這也增強了新天公司水表的競爭力，便于大規(guī)模推廣應用。

隨著新型元器件的不斷出現(xiàn)，新技術(shù)的推廣，智能水表將不斷更新?lián)Q代、推陳出新，更好的滿足用戶的需要。