淺談紅外式電費預付費系統的應用

　更新時間：2024-07-25　點擊量：508

摘要：介紹了一種紅外式電費預付費系統的工作原理和設計方法，給出了主要硬件電路及電度表控制板、紅外卡和收費器，同時給出了應用程序的流程圖和設計思想，經實際運行證明，該系統抗干擾能力強、成本低、使用方便，適于推廣應用。

關鍵詞：預付費；預付費電度表；單片機

0引言

目前，上流行的預付費電度表大都是IC卡電度表，通常的IC卡是將一微電子芯片鑲嵌于符合ISO7816標準的PVC(或ABS等)塑料基片中，封裝成外形尺寸與磁卡類似的卡片.為降低成本，IC卡電度表中的IC卡由焊有一片EPROM的一小塊印刷電路板構成，也稱為電卡．由于其接觸式結構，使用不方便．在某些地區，為防竊電，各用戶的電度表都集中安裝并封閉在居民樓的樓道里的電表柜中，以至于無法采用現有的IC卡電度表．若采用非接觸式IC卡(RF卡)，由于基站芯片價格和傳輸距離等原因，目前還不適合用于預付費電度表．另一方面，由于預付費電度表要解決電費存儲、接收發送、數據加密等問題，在技術上與市場上流行的紅外式復費率電度表并不相同，有其自己的特點和難點．為此，我們研制了一種紅外式電費預付費系統，其使用方便，成本低，適于推廣應用．

1預付費系統的原理

紅外式電費預付費系統由電度表控制板、紅外交費器(紅外)、收費器和電費管理數據庫四部分組成，如圖1所示．

1.1各部分的功能

1)電度表控制板加裝于現有的電度表表盒中，它的功能包括：①通過紅外收發器，與紅外交費器交換數據，接收、發送相關數據；②記錄電度表的轉數；③顯示交費金額、剩余電費；④控制用戶電源通斷．

2)紅外交費器，為方便亦稱紅外卡，用于替代IC卡(電卡)，它的作用是①存儲交費金額；②通過紅外收發器與電度表控制板和收費器交換數據；③控制電度表的LED顯示交費金額、剩余電費等數據．

3)收費器是一具有RS一232接口的紅外收發器．①它接收從紅外卡發來的紅外數據，經處理后由RS一232接口送至PC機的電費管理數據庫中，供電業部門進行管理；②用戶在交費后，電費管理數據庫中的交費金額通過RS一232接口送給收費器，經收費器的紅外發送器發送至紅外卡中．

1.2交費過程

1)用戶欲交費時，先用紅外卡讀取電度表控制板中存儲的電度表的編號、密碼及剩余電費等數據．

2)在收費站，將紅外卡中的電度表數據發送給收費器，送至PC機的電費管理數據庫中．

3)用戶交費后，紅外卡接收到收費器發送來的相應的交費金額，并存儲在紅外卡中．

4)用戶回家后，用紅外卡將交費金額發送至電度表中，電度表顯示交費金額，供用戶核對

2硬件設計

2.1電度表控制板的硬件設計

電度表控制板的電原理如圖2所示．該控制板采用Z86E08OTP單片機為核心進行設計，其內含2kPROM；具有可編程看門狗定時器；6個矢量中斷，優先權可隨意設定；256個累加器方便應用軟件的編寫[4]．圖2中RD和TD為紅外收發器，其中TD為紅外發光二極管，由Z86單片機輸出口線P01驅動，紅外數據發射子程序將發送的編碼數據轉換成載波頻率為38kHz的信號經P10驅動TD發射出紅外信號．其波形如圖3fa)所示．RD為一紅外接收元件NJL41H380，可接收載波頻率為38kHz的紅外編碼數據，RD的輸出波形如圖3(1))所示闡．RD的輸出送至Z86單片機的P31，P3l是外部中斷輸入Q2，下降沿觸發，在中斷服務子程序中對接收的編碼數據進行解碼．OPrrO是一光電開關，用于將電度表表盤的轉數轉換成電脈沖信號，經U5構成的施密特電路整形后送單片機的P33進行計數．P33是外部中斷輸入Q1，為保證電度表轉數的準確，設定中斷優先級為Ql>IRQ2．輸出口線P00驅動繼電器J的通斷，根據用戶的預付費情況對用戶電源進行通斷控制．Z86單片機P2口的P20設定為輸入線，P21～P27設定為輸出線．串行存儲芯片9346用于存儲電表轉數、電費、編號和密碼等數據．4位小型LED用于顯示剩余電費和交費額等數據，譯碼／鎖存／驅動器U3完成BCD到七段碼的轉換和鎖存，譯碼／馬區動器U2用于位選．

2.2紅外卡的硬件設計

紅外卡的電原理如圖4所示．RD和TD為紅外收發器，其工作原理與電度表控制板相同．按鈕開關S1，S2，S3和S4用于方式切換，P24～P27設定為輸入線，利用軟件查詢方式使紅外卡分別工作在電度表數據接收發射LED顯示及交費金額接收發射等方式．U2用于存儲交費金額、編號和密碼等數據．Z86C04單片機的工作電壓為3．0～5．5V．紅外卡尺寸為10Cln×5Cln×1．5Cln．

2.3收費器

收費器采用Z86E06單片機，其紅外收發電路與圖2相同．擴展一RS一232接口芯片與PC機的RS一232接口相連，如圖5所示．

3軟件設計

數據的收發存儲采用BCD碼，編碼格式為

指令標志位控制電度表的工作方式，如顯示、接收及發送等．在軟件設計中除采用Z8單片機所提供看門狗定時器(WDT)功能外，還采用了軟件陷阱、指令冗余及軟件容錯等方法，使系統抗干擾能力強，工作可靠.

3.1電度表控制板的軟件設計

電度表控制板的主程序流程如圖6所示．當剩余電費少于10度時，LED亮，顯示剩余電費數值，提示用戶應去交費．當接收到交費數據后，LED顯示該值，以供用戶核對．正常工作時LED不亮．

3.2紅外卡的軟件設計

紅外卡的軟件流程如圖7所示．用戶欲查看剩余電費時，可按下S4鍵向電度表控制板發出指令，電度表控制板上的LED亮，顯示剩余電費數值．

3.3電費管理數據庫軟件

電費管理數據庫軟件功能圖如圖8所示．

4、安科瑞Acrelcloud-3200預付費水電云平臺

4.1概述

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺是安科瑞公司研制的與DDSY-1352單相電子式預付費電能表及DTSY-1352三相電子式預付費電能表配套的售電管理系統。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。主要完成電能表/水表參數設置，商戶售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡便，實現物業公司遠程實時操作實時監控，具有良好的人機界面，能夠有效的統計和管理數據。安裝方便，是用電管理部門、商業廣場和物業小區，提高用電用水管理水平，解決收費難問題的理想產品。

4.2應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、商業廣場、公寓酒店、物業小區、寫字樓、物流倉儲、高校、連鎖超市、智慧園區、農貿市場等場所。

4.3系統結構