IC卡自動(dòng)加油機的設計
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：李志虎 邵惠鶴 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月10日
引言
眾所周知 ，“金卡”工程(即電子貨幣工程)是我國國民經(jīng)濟信息化建設的重點(diǎn)工程之一。相對于磁卡而言，IC卡因具有防磁、防潮、安全、保密、不易磨損等特點(diǎn)，而作為“金卡”工程的首選產(chǎn)品，廣泛應用于金融、電訊、交通、服務(wù)等多個(gè)部門(mén)。我們?yōu)榘不帐∧臣瘓F公司的加油中心設計了一種新型的IC卡自動(dòng)加油機，司機憑公司發(fā)放的“油量?jì)χ礗C卡”加油，管理人員通過(guò)“油量統計IC卡”對油料的使用情況進(jìn)行結算管理，取代了傳統的人工登記、結算的管理方式，實(shí)現了加油與管理的自動(dòng)化。
1 IC卡簡(jiǎn)介
IC 卡 是將 一塊集成電路芯片鑲嵌在塑料基片中，封裝為卡片形式，其芯片具有寫(xiě)人數據和存儲數據的能力。我們使用的是美國ATMEL公司生產(chǎn)AT24COIA存儲器型IC 卡。串行EEPROM AT24COIA的容量為1Kb ( 128x 8 位)，擦寫(xiě)次數為100001)周期，數據保存期可長(cháng)達100年。這種IC卡所使用的模塊符合ISO/IEC7816協(xié)議，其觸點(diǎn)如圖1所示。這里cI(VCC)為電源端;c2(NC)未用，c3(SCL)為串行時(shí)鐘輸人端，c4 (GND)為接地端，c5（NC)未用;c6(SDA)為串行數據輸人/輸出端。
EEPROM模塊觸點(diǎn)示意圖
2 硬件構成
本加油機控制系統由單片機及存儲器、測量及控制、IC卡接口、鍵盤(pán)及顯示、看門(mén)狗等部分所組成，其硬件原理框圖如圖2所示。
圖2 加油機硬件原理框圖
整機控制系統的核心是一片性?xún)r(jià)比較高的89C51單片機，內含4K字節的EEPROM作為系統的程序存儲器，從而簡(jiǎn)化了系統結構。另外擴展一片NVSRAM DCM0064(8K字節)作為系統的數據存儲器，用以存儲用戶(hù)的加油信息，因非易失性SRAM一NVSRAM(Nonvolatile SRAM)既有EPROM的不易失性，既斷電后數據不變，又像普通SRAM一樣可快速讀寫(xiě)數據，讀寫(xiě)次數無(wú)限制，并且它的功耗很小，在系統中的連接方法同一般SRAM6264完全相同。
加油量檢測我們使用精度較高的渦街流量傳感器，它輸出的電脈沖頻率和流量成線(xiàn)性關(guān)系，同時(shí)測量范圍寬，重復性好，且便于實(shí)現遠距離無(wú)損測量。其電脈沖信號經(jīng)放大處理后，通過(guò)光電隔離(TLP521)作為單片機外部中斷0的輸人信號INTO,這樣結合定時(shí)器TO就可測頻。單片機的P2.5，通過(guò)晶體管功放(9013)后帶動(dòng)12V低壓繼電器，(JRC 12M )，由繼電器的觸點(diǎn)控制油泵電機的啟停接觸器的線(xiàn)圈及油路通斷電磁閥的線(xiàn)圈，以實(shí)現自動(dòng)加油。
根據 IC卡的電氣特性設計的IC卡接口電路原理圖見(jiàn)圖3。其中TO(單片機作為常規輸出)提供串行時(shí)鐘輸人信號;串行I/0通過(guò)單片機的P2.6 實(shí)現;TI(8 9C51作為常規輸人)檢測IC卡的供電情況，為保護IC卡我們采用了限流供電措施;卡座中有否IC卡由單片機INT1(同樣作為常規輸人)來(lái)檢測，并且，當IC卡插人后微動(dòng)開(kāi)關(guān)SWi一SW2吸合，LED亮，反之LED滅。
圖 3 IC卡接口電路原理圖
鍵盤(pán)、顯示接口是人機界面的重要組成部分。在此用單片機的P1口直接構成4x4非編碼鍵盤(pán)，包括0一9數字鍵、小數點(diǎn)、啟動(dòng)鍵、停止鍵、統計鍵、查詢(xún)鍵、調校鍵等。其中啟動(dòng)鍵:先由用戶(hù)插人IC卡，待工作人員鍵人預置油量，準備就緒再按啟動(dòng)鍵實(shí)現自動(dòng)加油，加到預置的油量便自動(dòng)停止;停止鍵:用于加油過(guò)程的非正常情況的人為停機;統計鍵:管理人員插人統計IC卡，按統計鍵可將匯總的數據寫(xiě)人此卡中;查詢(xún)鍵:用于查詢(xún)用戶(hù)信息;調校鍵:用于調校實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
我們以方式0擴展89051的串行口，用8位串人并出移位寄存器74LS164和共陽(yáng)極八段LED數碼管組成顯示器，共8位，用于顯示IC卡信息、加油信息和相關(guān)的工作狀態(tài)等。8個(gè)寄存器以串行方式連接，在同步時(shí)鐘TXD的作用下，顯示段碼從RXD快速移人寄存器，然后由LED數碼管顯示，采用這種靜態(tài)顯示方式不僅CPU控制簡(jiǎn)單，而且可獲得較高的亮度。
“看門(mén)狗 ”電路是為了提高單片機系統的運行可靠性而設計的。系統受擾后可能出現程序跑飛現象，以至“死機”，影響到系統的正常工作，甚至涉及到設備及人身安全。但由MAX705組成了一“看門(mén)狗”后，使得在程序跑飛后89051自動(dòng)復位，進(jìn)而使CPU恢復運行。另外，也可對CPU進(jìn)行手動(dòng)復位。
3 軟件設計
加油機軟件用MCS一51匯編語(yǔ)言編制，采用結構化、模塊化程序設計方法，由鍵盤(pán)掃描及相關(guān)功能的實(shí)現、顯示處理、油量的計量,IC卡讀寫(xiě)、油泵與電磁閥控制、20ms定時(shí)中斷服務(wù)、外部中斷0服務(wù)模塊等所組成，其主程序流程圖如圖4所示。
圖 4 加油機主程序流程圖
IC卡的可靠讀寫(xiě)是本機系統軟件設計中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。經(jīng)分析AT24COIA的讀寫(xiě)時(shí)序，發(fā)現串行1/0數據線(xiàn)SDA上的狀態(tài)變化一定要發(fā)生在時(shí)鐘輸人SCL的低有效期間，在時(shí)鐘的上升沿將數據送人至EEPROM中;而在讀取卡上數據時(shí)，在時(shí)鐘的下降沿EEPROM輸出數據，同樣，SDA數據變化也發(fā)生在SCL的低有效期間，因而要在SCL高有效期內才能讀取卡的數據。下面以寫(xiě)IC卡為例介紹編程實(shí)現:
；開(kāi)始位
4 結語(yǔ)
以890C51單片機為核心設計成的IC卡自動(dòng)加油機，數據存儲可靠性高，軟件保密性好。近一年的實(shí)際應用表明:操作簡(jiǎn)單、讀寫(xiě)穩定、效果良好，使加油中心的服務(wù)效率大為提高，對中心的現代化管理起到了極其重要的作用。此外，隨著(zhù)經(jīng)濟信息化進(jìn)程的加快，該加油機在商業(yè)性加油站有廣闊的應用前景。（文/(上海交通大學(xué)自動(dòng)化研究所 李志虎 邵惠鶴）
參考文獻
1、王愛(ài)英.智能卡技術(shù)〔M].北京:清華大學(xué)出版社，1996
2、何立民.單片機應用系統設計〔M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1993
