低功耗IC卡燃气表的研究与开发

人工上门查燃气表的工作量大，效率低，恶意拖欠气费的用户使燃气公司损失很大。随着科技的发展，出现了IC卡预付费型燃气表。燃气用户在燃气公司开户，购买一定气量后，即得到加密的IC卡。用户用气时将卡插入燃气表中，卡中气量自动输入燃气表并在IC卡中消除气量，供气阀门打开。当气量不足5m3时，燃气表提示用户购气；气量用完时，燃气表自动切断供气管路。

1 系统功能及硬件设计
　　系统以MSP430F413单片机为核心，它内置LCD驱动器。采用保密性好的SLE4442逻辑加密卡作为预付费卡片，具有强大的电源管理系统，流量监测精确，防磁、防破坏、数据加密防窃，可液晶显示剩余气量、购气量以及各种状态标志符。其基本功能包括：①开机检测功能。系统开机后能自动检测当前状态，决定是否开阀。②停电关阀及数据保护功能。当突然停电时，系统将重要数据保存并关阀，当系统复位时能重新调入数据。③低电压检测功能。本系统采用电池供电，电压检测功能必不可少。当电压过低时，提示用户更换电池，若用户没及时更换则系统可自动关闭阀门。④强磁场检测功能。当外界强磁场干扰时，系统能识别并自动关阀。⑤报警显示功能。当电压低、泄漏、用气量不足及发生其他故障时系统能声音报警和屏幕显示。⑥读卡功能。⑦计量功能。准确计量，并能对气压变化引起的计量误差进行修正。
1．1 单片机的选择
　　由于主要设计低功耗的IC卡燃气表，因此所选的单片机必须满足低功耗要求，另外对单片机抗干扰性以及可靠性也有一定要求。我们选用美国一家仪器公司的MSP430系列超低功耗16位混合信号单片机。在超低功耗方面，其处理器功耗远低于同类其他产品。
　　选用MSP430系列的。MSP430F413单片机，它集成96段LCD驱动器直接驱动液晶，串行在线编程，5种省电模式。处于LMP3低功耗模式下时电流为0．7μA，从低功耗模式下唤醒只要通过片内的定时器中断即可，或利用流量脉冲进行外部唤醒，因此完全可以省去外部中断唤醒电路。定时器确保程序稳定，P₁和P₂口的所有8个位全部可以外中断处理，中断边沿可选。MSP430F413片内集成了8kb的闪存，既可当程序存储器，其剩余部分又可代替可扩展内存来保存重要数据，只要电压保持在2．7V以上即可对其进行写入和读取操作。这样大大节约了因外扩可扩展内存而增加的功率消耗，也简化了硬件电路，降低了成本^[1、2]。
1．2 系统组成
　　控制器组成包括MSP430单片机、IC卡读写电路、电源监控电路、流量测量电路、显示驱动电路、电磁阀控制电路、蜂鸣器及按键电路、泄漏检测电路等。控制器组成见图1。