實(shí)現(xiàn)低功耗IC卡智能燃?xì)獗淼慕Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

IC卡智能燃?xì)獗淼慕Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

IC卡智能燃?xì)獗硎窃谄胀ㄈ細(xì)獗淼幕A(chǔ)上再加上電子控制器、閥門及取樣用脈沖發(fā)生器（如干簧管、霍爾元件等）。計(jì)數(shù)器每轉(zhuǎn)一周發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，將脈沖信號(hào)送入CPU，CPU根據(jù)編制的程序進(jìn)行計(jì)數(shù)與運(yùn)算，再將計(jì)算結(jié)果與設(shè)定值比較，當(dāng)比較結(jié)果達(dá)到一定范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警及開(kāi)關(guān)進(jìn)氣閥等指令。

2 低功耗設(shè)計(jì)

① 閥門

閥門是Ic卡智能燃?xì)獗淼膱?zhí)行機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能的關(guān)鍵裝置，當(dāng)用戶表中余量為零時(shí)，應(yīng)能及時(shí)切斷氣源，閥門采用微功耗雙穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)。IC卡智能燃?xì)獗聿捎秒姵?a target="_blank">供電，閥門的開(kāi)啟與關(guān)閉應(yīng)具有雙穩(wěn)態(tài)特性，即閥門的開(kāi)啟與關(guān)閉需要瞬態(tài)電流， 而開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)的保持不需要消耗能量。為滿足對(duì)IC卡智能燃?xì)獗砜傮w外觀的要求，采用機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思想，將閥門內(nèi)置。

② 低功耗驅(qū)動(dòng)電路

閥門開(kāi)啟關(guān)閉的瞬間需要高電壓、大電流。為解決電源問(wèn)題，設(shè)計(jì)了升壓式直流電源變換器，它主要由開(kāi)關(guān)管、儲(chǔ)能電感、續(xù)流二極管、濾波電容及比較器構(gòu)成。單片機(jī)通過(guò)某管腳電平的變化控制開(kāi)關(guān)管的通斷。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電感兩端電壓為+6V，此時(shí)續(xù)流二極管處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，電池通過(guò)開(kāi)關(guān)管對(duì)儲(chǔ)能電感充電，儲(chǔ)能電感中電流線性增加，電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電感中。開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，流過(guò)儲(chǔ)能電感的電流減少，儲(chǔ)能電感兩端的電壓反相，續(xù)流二極管導(dǎo)通，儲(chǔ)能電感中儲(chǔ)存的電能與電池中的電能疊加在一起通過(guò)續(xù)流二極管對(duì)濾波電容充電。通過(guò)續(xù)流二極管，電池對(duì)濾波電容充電，然后通過(guò)比較器判斷電壓的高低決定是否停止。

③ 低功率單片機(jī)

設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選用低功耗的單片機(jī)。PIC16C62系列單片機(jī)是由美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)，由于采用了CMOS工藝，因此其功耗極低，可很方便地采用電池直接供電。其主要性能特點(diǎn)為：工作頻率可達(dá)20 MHz，振蕩器可采用RC振蕩器或

晶體振蕩器；工作電壓（直流）為3．5～6．0 V；低功耗，運(yùn)行模式的工作電流＜2 mA；內(nèi)置WatchDog（看門狗）電路，防止由于外部干擾或內(nèi)部編程錯(cuò)誤引起單片機(jī)運(yùn)行故障；采用單字節(jié)指令結(jié)構(gòu)；具有一次性編程（OTP）芯片。

PIC16C62系列單片機(jī)最突出的特點(diǎn)是具有睡眠（SLEEP）模式。在睡眠模式下，典型電流＜3 A，可通過(guò)軟件設(shè)置進(jìn)入睡眠模式，并可由任一中斷喚醒。在用戶使用燃?xì)鈺r(shí)，單片機(jī)進(jìn)入運(yùn)行模式，而停止使用燃?xì)庖欢螘r(shí)間后，便進(jìn)入睡眠模式，因此

IC卡智能燃?xì)獗砜沙晒Φ貙?shí)現(xiàn)低功耗。

④ 低功耗外圍器件

數(shù)據(jù)及信息顯示采用低壓微功耗的LCD液晶顯示器，驅(qū)動(dòng)器選用Philip公司生產(chǎn)的PCF8576芯片。芯片的電壓（直流）工作范圍為2～6 V，采用I2C總線協(xié)議。電壓檢測(cè)芯片選用AN051，該芯片在電壓為1．5 V時(shí)，典型電流為1．5 A。

⑤ 分區(qū)分時(shí)供電

為降低功耗，IC卡智能燃?xì)獗聿捎梅謪^(qū)分時(shí)供電方式。利用電源開(kāi)關(guān)控制加到儲(chǔ)存器芯片、IC卡接口的上拉電壓，保證不用這部分電路時(shí)關(guān)斷電源。加到液晶顯示器驅(qū)動(dòng)器PCF8576芯片上的電壓在系統(tǒng)進(jìn)入睡眠模式時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制關(guān)閉顯示，降低功耗。

⑥ 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)緊密結(jié)合IC卡智能燃?xì)獗淼目刂颇Ｊ?，充分體現(xiàn)了對(duì)Ic卡信息讀寫(xiě)、卡類型判斷、計(jì)量信號(hào)判斷與數(shù)據(jù)處理、電壓監(jiān)測(cè)與電源保護(hù)等功能，并在信號(hào)安全性、軟件運(yùn)行可靠性及抗干擾等方面進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。主程序流程見(jiàn)圖2。

單片機(jī)的功耗隨著CPU的工作時(shí)間延長(zhǎng)提高，因此盡量采用軟件代替硬件，采用定時(shí)中斷代替軟件循環(huán)延時(shí)的工作方式及靜態(tài)顯示方式，縮短CPU的運(yùn)行時(shí)間。