1、兰州理工大学毕业设计(论文)I摘 要随 着 信 息 社 会 的 到 来 ， IC 卡 技 术 以 其 广 泛 的 应 用 领 域 和 巨 大 的 产 品 市 场 成 为我 国 信 息 产 业 的 一 大 热 点 。 与 此 同 时 ， 我 国 的 燃 气 收 费 管 理 仍 然 采 用 人 工 抄 表 的 方式 ， 此 方 法 严 重 影 响 居 民 生 活 ， 抄 表 既 麻 烦 又 劳 累 ， 工 作 量 大 ， 收 费 时 间 长 ， 人 力浪 费 严 重 ;居 民 交 费 不 方 便 ， 收 费 也 不 易 管 理 ， 效 率 低 ， 特 别 是 对 欠 费 者 难 以 限 制 。因
2、此 ， 智 能 IC 卡 燃 气 表 对 于 城 市 居 民 生 活 以 及 燃 气 公 司 的 收 费 管 理 有 重 大 的 现 实意 义 。本 文 在 了 解 了 燃 气 表 的 现 状 ， 分 析 了 技 术 上 的 优 缺 点 ， 针 对 当 前 燃 气 计 量 收 费的 要 求 和 特 点 ， 设 计 了 以 52 系 列 单 片 机 为 控 制 核 心 ， 以 IC 卡 为 信 息 载 体 的 智 能IC 卡 燃 气 表 。 整 个 系 统 包 含 硬 件 的 选 择 和 制 作 、 软 件 的 设 计 和 调 试 ， 以 及 系 统 的 软件 和 硬 件 的 联 合 调 试 。
3、硬 件 系 统 主 要 包 括 :52 系 列 单 片 机 、 液 晶 显 示 、 燃 气 流 量 信 号 的 检 测 、 电 气阀 驱 动 、 存 储 器 接 口 及 看 门 狗 、 IC 卡 读 写 、 电 源 检 测 等 模 块 ;软 件 主 要 包 括 :实 时采 集 、 正 确 计 量 、 故 障 的 查 询 、 电 源 电 压 检 测 、 掉 电 数 据 存 储 、 阀 门 驱 动 、 读 写IC 卡 、 报 警 显 示 功 能 等 部 分 。系 统 的 软 件 和 硬 件 的 调 试 表 明 系 统 实 现 了 实 时 采 集 燃 气 流 量 信 号 、 控 制 用 户 用气 情
4、 况 、 正 确 计 量 、 实 时 显 示 剩 余 气 量 并 在 剩 余 气 量 不 足 时 进 行 声 音 报 警 、 电 源 检测 以 及 声 音 报 警 提 示 电 池 欠 压 、 掉 电 数 据 存 储 功 能 、 气 量 累 积 、 阀 门 驱 动 等 功 能 。关 键 词 :预 付 费 ； 燃 气 表 ； 接 触 式 ;兰州理工大学毕业设计(论文)IIAbstractWith the coming of information society, IC card technology becomes a hot spot in the field of information i
5、ndustry because of its widely application and vast product market. Meanwhile, the manual gas meter reading is still adopted in gas charging, which seriously affects the residents life. It is inconvenient, tiring and also with heavy workload, time-wasting, manpower-wasting, low efficiency, and disord
6、ered management, especially for the persons who dont pay their bills on time. Thus, the application of intelligent IC card has significant realistic meaning for the residents life as well as for the gas charging management.This paper firstly analyses the present status of gas meter, the advantages a
7、nd disadvantages in technology, then designs the intelligent IC card with the control core of 52 series SCM and supported by IC card. The whole system consists of the choice and production of hardware, the design and test of software and co-test of hardware and software of the system.The hardware sy
8、stem mainly includes the followings: 5 2 series SCM, the 1iquid crystal display, the test of gas flow signal, memory interface, and watchdog, IC card read-write, power testing, etc. The software mainly includes the followings: real time collection, accurate measurement, breakdown inquiry, power pres
9、sure testing, power failure data storage, valve actuation, read-write IC card, alarming display, etc.The testing of hardware and software of the system indicates that the system succeeds in real time gas collection signal, controlling the using status of the gas， accurate measurement, displaying the
10、 left gas volume at real time and voice alarming in the shortage of gas, power testing, voice alarming of low battery voltage, power failure data storage, gas accumulation, value actuation, etc.Key Words: prepayment; gas meter; contact;兰州理工大学毕业设计(论文)III毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我
11、个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学 历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以
12、赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 兰州理工大学毕业设计(论文)IV学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学
13、可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日兰州理工大学毕业设计(论文)V目录第 1 章 接 触 式 预 付 费 燃 气 表 的 研 究 意 义 .11.1 课题的研制背景.11.2 燃气计量收费的发展历程.11.3 产品市场及发展.21.3.1 国内外 IC 卡的应用现状及发展趋势.21.3.2 IC 卡燃气表的发展历史及国内外现状.3第 2 章 接触式预付费燃气表的总体设计方案及原理.42.1 方案比较.42.2 接触式预付费燃气表的总体设
14、计方案.42.2.1 系统总体的控制过程.42.2.2 接触式预付费燃气表的控制算法.52.3 接触式预付费燃气表的原理.52.4 接触式预付费燃气表的功能.5第 3 章 接触式预付费燃气表的硬件设计.73.1 主要系统组成.73.2 传感器的功能及其技术参数.73.2.1 概述.73.2.2 工作原理、结构及选择计算.83.3（RCV420）变换器的设计.163.3.1 变换器的介绍.163.3.2 工作原理.173.3.3 注意事项.183.4 A/D 转换器的设计.193.5 TLC549 与 AT89S52 芯片的连接方法.203.6 单片机的设计.213.6.1 AT89S52 芯片
15、及片内功能.213.6.2 AT89S52 各引脚功能.213.6.3 AT89S52 最小应用系统设计.233.7 储存器的设计.243.7.1 AT24C02 内部芯片结构及使用方法.243.7.1 AT24C02 与单片机连接.253.8 显示电路.263.9 IC 卡接口电路.283.10 报 警 装 置 设 置 .293.11 电磁阀电路设置.30第 4 章 软件设计.354.1 主程序.354.2 显示子程序.354.3 IC 卡读写程序.364.4 插卡中断.374.5 用气中断子程序.374.6 定时中断.37兰州理工大学毕业设计(论文)VI4.7 气量处理子程序.384.8
16、掉电处理子程序.384.9 延时子程序.384.10 计数处理子程序.39第 5 章 总结.40参 考 文 献 .41中 英 文 翻 译 .42致 谢.65附录 1 程序清单.67附 录 2 硬 件 图 .85兰州理工大学毕业设计(论文)1第 1 章 接 触 式 预 付 费 燃 气 表 的 研 究 意 义1.1 课题的研制背景随 着 社 会 的 进 步 ， 人 民 生 活 水 平 不 断 提 高 ， 城 市 管 道 燃 气 已 经 逐 渐 进 入 千 家 万户 。 据 不 完 全 统 计 ， 截 至 2000 年 ， 我 国 城 市 燃 气 用 户 已 经 达 到 了 1200 万 户 ， 其
17、中 北 京 56 万 户 、 上 海 114 万 户 、 重 庆 80 万 户 、 武 汉 30 万 户 。 随 着 大 西 北 “西 气东 输 ”计 划 的 正 式 启 动 ， 管 道 燃 气 已 成 为 城 镇 居 民 的 主 要 生 活 用 燃 料 ， 管 道 燃 气 己经 和 水 、 电 一 样 成 为 城 市 的 基 础 设 施 。 近 年 来 ， 随 着 信 息 技 术 的 高 速 发 展 ， IC 卡技 术 以 其 广 泛 的 应 用 领 域 和 巨 大 的 产 品 市 场 成 为 近 几 年 来 我 国 信 息 产 业 的 一 大 热 点 。智 能 型 水 表 、 电 表 等
18、民 用 产 品 相 继 进 入 到 人 们 家 庭 ， 极 大 的 方 便 了 家 庭 用 户 和 物 业管 理 部 门 。随 着 信 息 化 的 到 来 ， 城 市 管 道 燃 气 计 量 仪 表 的 发 展 相 对 落 后 ， 大 部 分 地 区 仍 然采 用 传 统 的 容 积 式 燃 气 表 ， 它 只 能 显 示 用 户 累 计 用 气 量 ， 燃 气 管 理 部 门 需 要 派 抄 表人 员 按 月 到 每 家 用 户 进 行 抄 表 ， 然 后 再 计 费 、 收 费 。 采 用 这 种 方 式 ， 严 重 影 响 居 民生 活 ， 抄 表 既 麻 烦 又 劳 累 ， 收 费 时
19、 间 长 ， 人 力 浪 费 严 重 ;另 外 居 民 交 费 不 方 便 ， 收费 也 不 易 管 理 ， 并 且 效 率 低 ， 特 别 是 对 欠 费 者 难 以 限 制 。 因 此 ， 燃 气 销 售 管 理 部 门和 城 镇 居 民 迫 切 要 求 改 变 目 前 的 收 费 方 式 ， 而 采 用 IC 卡 预 付 费 燃 气 表 是 解 决 上 述问 题 的 有 效 方 法 。IC 卡 燃 气 表 是 近 十 几 年 发 展 起 来 的 新 型 燃 气 表 ， 目 前 市 场 上 已 有 相 关 产 品 ， 全国 已 有 近 数 十 家 生 产 、 研 发 企 业 。 它 主 要
20、 由 如 下 几 部 分 组 成 :低 功 耗 单 片 机 、 燃 气计 量 电 路 、 低 功 耗 阀 门 、 电 源 电 压 检 测 电 路 、 燃 气 流 量 检 测 电 路 等 。 与 传 统 的 容 积式 燃 气 表 相 比 较 ， 它 更 具 备 了 记 数 准 确 、 自 动 进 行 阀 门 处 理 、 识 别 非 法 操 作 并 进 行处 理 、 电 源 欠 压 及 掉 电 处 理 以 及 数 据 显 示 与 声 音 提 示 报 警 等 功 能 。 另 外 ， 随 着 国 家“金 卡 工 程 ”的 深 入 开 展 ， 从 根 本 上 解 决 了 上 述 收 费 方 式 存 在
21、的 问 题 ， 兼 顾 了 企 业和 用 户 的 利 益 。 因 此 ， 智 能 IC 卡 燃 气 表 具 有 广 阔 的 发 展 前 景 。 本 课 题 的 提 出 也 具有 了 十 分 重 要 的 意 义 。1.2 燃气计量收费的发展历程自 从 有 了 燃 气 计 量 仪 表 以 来 ， 国 内 外 多 年 来 一 直 是 采 取 极 为 原 始 的 查 表 收 费 的模 式 ， 即 由 查 表 员 入 户 查 表 计 费 ， 然 后 再 由 收 费 员 入 户 收 费 或 将 帐 单 送 到 用 户 通 过银 行 进 行 结 算 。 我 国 自 从 一 百 年 前 上 海 使 用 燃 气
22、 以 来 ， 至 今 基 本 上 是 一 直 沿 用 该 种计 费 方 式 。 随 着 人 们 住 宅 条 件 的 不 断 改 善 ， 使 用 燃 气 已 成 为 新 建 住 宅 的 必 备 设 施 ，以 往 的 查 表 收 费 方 式 存 在 的 弊 端 越 来 越 突 出 ， 主 要 表 现 为 :(1)入 户 困 难 。 由 于 社 会 的 发 展 ， 居 民 生 活 水 平 的 不 断 提 高 ， 人 们 越 来 越 重 视兰州理工大学毕业设计(论文)2隐 私 权 ， 越 来 越 讲 文 明 ;人 员 流 动 性 大 ， 查 表 收 费 只 能 在 早 、 晚 居 民 休 息 时 间
23、， 特别 是 夏 季 入 户 查 表 ， 给 用 户 带 来 极 大 不 便 。 因 而 查 表 收 费 率 要 达 到 企 业 要 求 很 难 ， 企 业 资 金 回 收 困 难 。(2)生 产 企 业 管 理 费 用 过 高 。 据 有 关 资 料 统 计 ， 100 万 燃 气 用 户 ， 查 表 和 管 理人 员 约 需 600 1000 人 ， 年 费 用 1000 万 元 左 右 ， 增 加 了 相 应 的 生 产 成 本 。(3)费 用 流 失 不 好 控 制 。 用 户 和 收 费 人 员 窃 气 、 作 弊 、 拒 交 费 用 时 有 发 生 ， 造成 燃 气 费 少 收 、
24、 漏 收 ， 费 用 流 失 严 重 。 如 日 供 气 100 万 m3 能 力 下 ， 收 费 率 提 高 一个 百 分 点 ， 每 年 就 可 征 收 365 万 立 方 米 的 燃 气 费 。 而 实 际 上 少 收 、 漏 收 费 远 高 于 此 。(4)查 表 收 费 人 员 工 作 条 件 差 ， 效 率 低 ， 劳 动 强 度 大 。 据 调 查 ， 平 均 每 人 每 天入 户 数 高 达 130 多 户 ， 每 月 2600 3000 块 。 现 行 收 费 大 多 人 工 计 费 ， 手 工 结 算 ，效 率 低 ， 误 差 大 ， 已 不 适 应 企 业 管 理 现 代
25、 化 的 要 求 。为 了 解 决 上 述 问 题 ， 人 们 一 直 在 努 力 地 寻 找 更 好 、 更 合 理 的 收 费 方 式 。 目 前 ，许 多 发 达 国 家 是 在 采 用 遥 读 方 式 读 取 用 户 用 气 量 后 ， 到 银 行 通 过 帐 户 进 行 结 算 ， 彻底 解 决 查 表 收 费 问 题 。 在 美 国 等 国 家 多 半 是 采 用 无 线 遥 读 方 式 ， 而 在 欧 洲 许 多 国 家采 用 的 是 有 线 集 中 读 取 ， 用 户 在 银 行 结 算 的 方 式 。 近 几 年 日 本 等 国 家 又 发 展 了 通 过电 话 线 采 集
26、用 户 消 费 量 ， 银 行 结 算 的 方 式 ， 与 欧 美 等 国 家 相 比 技 术 上 有 一 定 的 优 势 ，具 有 遥 读 和 遥 控 双 向 功 能 ， 且 方 便 、 准 确 。目 前 ， 我 国 燃 气 的 收 费 正 从 人 工 抄 表 收 费 方 式 向 IC 卡 收 费 方 式 过 渡 ， 由 于 我国 人 口 众 多 ， 再 加 上 工 作 繁 忙 ， 从 安 全 角 度 考 虑 ， 各 楼 宇 大 多 都 装 有 防 盗 门 ， 人 工收 费 非 常 不 便 ， 而 管 理 部 门 还 不 具 备 资 金 和 技 术 实 力 来 进 行 网 络 化 的 自 动
27、 抄 表 收 费管 理 ， 因 此 ， IC 卡 收 费 方 式 恰 好 成 为 最 佳 选 择 。1.3 产品市场及发展1.3.1 国内外 IC 卡的应用现状及发展趋势IC 卡 是 一 种 集 成 电 路 卡 ， 是 英 文 Integrated Circuit(集 成 电 路 )卡 的 缩 写 。 它是 伴 随 着 社 会 对 信 息 安 全 性 和 存 储 容 量 的 要 求 日 益 提 高 以 及 半 导 体 技 术 的 迅 速 发 展应 运 而 生 的 ， 是 一 种 将 存 储 、 加 密 、 处 理 能 力 的 集 成 电 路 芯 片 嵌 装 于 塑 料 基 片 上 而制 成 的
28、 一 种 卡 片 。 IC 卡 分 为 仅 能 存 储 信 息 的 被 动 式 存 储 卡 和 既 能 存 储 信 息 又 能 处 理信 息 的 主 动 式 智 能 卡 两 大 类 ， 具 有 存 储 容 量 大 、 体 积 小 、 保 密 性 强 等 特 点 。IC 卡 的 概 念 是 20 世 纪 70 年 代 初 提 出 来 的 ， 自 问 世 以 来 快 速 发 展 。 据 不 完 全统 计 ， 从 1992 年 到 2000 年 ， 国 外 IC 卡 的 发 行 量 由 2.6 亿 张 发 展 到 20.6 亿 张 。按 应 用 类 别 上 来 看 ， 其 中 电 话 卡 占 的 比
29、 重 较 多 。 目 前 ， 国 际 上 IC 卡 的 应 用 已 经 进入 高 速 发 展 的 时 期 。 世 界 上 最 早 使 用 IC 卡 的 国 家 应 属 法 国 ， 其 应 用 主 要 在 交 通 管理 、 高 速 公 路 管 理 以 及 地 铁 上 。兰州理工大学毕业设计(论文)3另 外 ， 韩 国 、 新 加 坡 、 日 本 和 美 国 等 其 他 一 些 国 家 IC 卡 应 用 也 发 展 快 速 ， 并应 用 日 常 生 活 的 各 个 领 域 。作 为 金 卡 工 程 的 代 表 ， IC 卡 技 术 无 疑 是 当 今 世 界 最 优 秀 的 应 用 技 术 。 我
30、 国 政府 提 出 的 以 “金 卡 工 程 ”为 代 表 的 信 息 化 应 用 工 程 ， 加 速 了 我 国 向 全 球 经 济 一 体 化迈 进 的 步 伐 。 IC 卡 技 术 的 大 力 开 发 意 义 十 分 重 大 。 目 前 在 金 融 、 交 通 、 医 疗 、 身 份证 明 等 多 个 行 业 己 广 泛 应 用 IC 卡 ， 实 现 现 金 支 付 和 存 兑 的 电 子 化 、 公 用 事 业 预 付费 等 功 能 。 近 年 来 ， 它 又 结 合 微 电 子 技 术 ， 进 一 步 提 高 了 人 们 生 活 和 工 作 的 现 代 化程 度 。目 前 ， 我 国
31、 的 IC 卡 应 用 已 不 仅 仅 是 银 行 业 务 与 传 统 的 通 信 功 能 ， 它 也 与 其 它产 业 联 袂 发 展 。 它 的 付 费 功 能 可 用 于 水 、 电 、 燃 气 、 车 船 、 电 话 、 医 疗 、 保 险 等 领域 。 随 着 我 国 “金 卡 工 程 ”的 大 力 开 展 ， IC 卡 在 各 行 各 业 的 应 用 越 来 越 广 泛 ， 但是 存 在 的 问 题 也 逐 渐 显 露 ， 其 中 很 重 要 的 一 点 就 是 彼 此 之 间 互 不 通 用 ， 使 得 持 卡 人有 诸 多 不 便 ， 也 造 成 了 大 量 的 资 源 浪 费
32、 ， 因 此 ， “一 卡 多 用 ”是 以 后 的 发 展 趋 势 ，最 终 可 实 现 资 源 共 享 ， 互 通 互 联 。1.3.2 IC 卡燃气表的发展历史及国内外现状IC 卡 燃 气 表 自 产 生 以 来 ， 解 决 了 许 多 实 际 问 题 ， 给 人 们 的 生 活 带 来 了 很 大 改 变 ，但 是 由 于 技 术 上 的 不 成 熟 ， 再 加 上 管 理 上 的 不 完 善 ， 在 应 用 过 程 中 很 容 易 出 现 计 量误 差 ， 给 一 些 早 期 的 使 用 者 带 来 了 很 大 的 经 济 损 失 ， 燃 气 用 户 在 使 用 上 存 在 担 心 ，这 就 使 得 IC 卡 燃 气 表 的 推 广 举 步 维 艰 。近 些 年 ， 各 燃 气 企 业 不 断 加 大 资 金 投 入 进 行 技 术 研 发 ， 使 得 IC 卡 燃 气 表 的技 术 和 质 量 得 到 了 很 大 的 提 高 ， 并 且 获 得 燃 气 公 司 和 用 户 的 认 可 ， IC 卡 燃 气 表 也得 到 了 广 泛 的 使 用 。另 外 ， 国 家 建 设 部 为 加 强 智 能 IC 卡 燃 气 表 的 统 一 标 准 和 质 量 管 理 ， 提 高 国 内燃 气 行 业 的 经
