用户运用电量的计量手法的精确程度取决于电互感器及电度表的精度。现已呈现了触摸式IC卡预收费电度表，它使收费从曩昔繁琐的人工抄表、手艺计价转变为用户持卡购电，完结了电费收缴办理主动化。但它不能处理无源(卡中无电源)和免触摸等问题[2～8]。
非触摸式IC卡(又称射频卡)是国外近几年发展起来的新技能[1]，它成功地将射频辨认技能和IC卡技能结合起来，处理了无源和免触摸难题。射频卡无需专门的供电电源;它与读写器间无机械触摸，避免了触摸毛病;它的表面无暴露芯片，可防水，且不易产生静电击空及曲折损坏等问题;射频卡运用时没有正反面。总归，非触摸式IC卡具有可靠性高、运用方便、操作速度快等特色。本文选用非触摸式IC卡研制成功了智能预收费电度表。
1 作业原理
1.1 非触摸式IC卡的作业原理
非触摸式IC卡体系由读写器和非触摸式IC卡两部分组成。运用体系经过读写器对卡进行操作；读卡器经过射频信号同步进行近距离通讯，并为卡上芯片供给能量；非触摸式IC卡呼应读写器的指令，并陈述处理的成果。非触摸式IC卡经过衔接IC芯片的线圈在特定交变磁场中耦合取得高压能量，非触摸式IC卡的读写器经过发射线圈发射交变强磁场，强予IC卡能量，经过磁场的断、续编码写入数据，并经过线圈感应IC卡产生的磁场阅览IC卡发来的数据；IC卡经过交变磁场取得能量，经过查验磁场的数、续取得读写头写来的数据，并按设定的形式编码、调制，向读写头宣布数据。
本体系选用上海华虹集成电路公司开发的SHC1701 RF读写模块。它首要由射频和SHC1501大规模集成电路构成，一起设备在PCB板上，一起设备屏蔽罩，可完结读写器与IC卡之间的各种交互功用，包含调制/解调、加密/解密、认证、读写、加/减等，并具有同微处理器的接口。其根本结构如图1所示。
非触摸式IC卡与读写器的通讯内容包含复位应对、防抵触、挑选卡片、彼此认证、对数据块的操作和间断。
1.2 预收费电度表的作业原理
预收费电度表可分为电子式和机电式两种，它们的差异在于电能改换元件不同。前者将电压、电流进行A/D转化，再将采样值相乘并累计，得到用户消 耗的电度数;后者借用原感应式电度表的机芯，经过光电传感器读取转盘数据数得到用户耗费的电度数。为节约本钱，选用机电式电度表。
本体系的作业原理为：
(1)用户持IC卡到供电部分交款购电时，供电部分把用户的IC卡放在与PC机相连的读写器上，由写卡程序在IC卡上写入与用户交款数相符的必定电度数。
(2)用户把IC卡带回家，将卡掠过家中预收费电度表的读定，卡中电度数被主机读出，与预收费电度表中来剩下的电度数相加。因为机内选用备用电池，不怕掉电失掉数据。
(3)电表表盘滚动时，由红外发射接纳管把表盘数变成电脉冲送入单片机。单片机记载表盘的转数，当转数等于电表常数时，经过单片机操控使内存中的剩下电度数减去一度。
(4)单片机随时监测内存中剩下电度数是否小于15度。如是，则点亮预告用电量将尽的发光二极管指示器，提示用户持卡到供电部分重新购电。
(5)当单片机发现用户电表中剩下电量彻底用完时，操控继电器堵截用户供电电源。
(7)体系选用VB的通讯控件经过RS232与单片机进行通讯。微机经过事前约定好的字符来完结对单片机的操控，如小区的办理中心定时经过 RS232串行通讯口读取用户电度表的运用电量和剩下电度数，并制成数据库加以保存。供电部分可经过Internet对小区收集的数据进行拜访和办理，从 而完结了供电办理部分网络化的办理手法。
(8)本设备归于二次外表，精度首要取决于一次外表。只需表盘滚动正常，二次外表不会引进差错。
2 硬件电路
非触摸式IC卡 预收费电度表的硬件电路结构图如图2所示。图中主控单元选用AT89C52单片机，其内有8K字节的快速擦写存储器(FLASH)，无需外接程序存储器 (EPROM)。外接电路首要包含：四位LED显现电路、电表表盘检测电路、操控供电的继电器电路、振铃操控电路、RS232串行通讯电路、看门狗复位电 路、电源操控电路以及操控非触摸式IC卡的SHC1701读写模块。
SHC1701 RF模块是IC卡读写器的中心单元，它由SHC1501专用电路和RF电路等组成，覆盖了一切对非触摸式IC卡SHC1101的拜访操作。IC卡 读写模块及显现电路与单片机的接口如图3所示。图中选用4位共阳极的动态数码显现管，显现字符由单片机P0口送至锁存器74LS374锁存，再经显现驱动 芯片ULN2003驱动数据管显现，P1.0～P1.3别离操控每一位的动态显现。显现电路用显现可供运用的电度数。当读卡产生错误时，将显现错误信息。 在供电部分存款时，将显现存入电卡中的电度数。
电表转盘读数头(红外发射接纳管)产生的脉冲信号经一个非门输出到单片机的P1.4口，单片机实时对P1.4口进行监测。
RS232串行通讯电路选用MAX232芯片，完结单片机与微机的数据交换。微机首要选用VB的通讯控件经过RS232与单片机进行通讯，经过事前约定好的字符对单片机完结操控。
看门狗电路由4538单稳电路组成。初上电时，CLR端为低电平，使输出Q为低电平，从而使体系复位。正常作业时，单片机在每个主程序循环时宣布一个低电平脉冲，触发单稳;当程序受搅扰跑飞时，单稳因得不到触发脉冲而复位，此刻，输出端Q=0，使体系复位。
振铃操控电路由蜂鸣器、两个三极管和电阻组成。当单片机的P1.7端宣布一个高电平时，触发蜂鸣器蜂鸣。为使体系在停电时也能正常作业，由两组 电源给体系供电，一组是将220V/50Hz的市电经变压、整流、稳压得到5V直流电，另一组由12V/4A的可充电电流经斩波、隐压、稳压得到5V直流 电。一般由市电供电，并对可充电电池充电。市电停电时由电池供电，12V/4A的可充电电流能使体系接连作业24h以上。
3 软件规划
本非触摸式IC卡 预收费电度表的程序选用了模块化的规划，整个体系由用户端电度表计费程序和供电部分存未及办理程序两部分组成。每部分程序又由单片机体系程序和VB用户接 口程序两部分组成，单片机程序和VB程序之间选用VB的通讯控件MSComm经过RS232进行通讯，通讯协议运用依据ASCII码的查询指令、中止收发 字符。微机经过事前约定好的字符对单片机完结操控，单片机经过判别微机发来的不同字符，履行不同的单片机子程序。
3.1 用户端电度表计费程序
3.1.1 单片机体系程序的首要功用
(1)读取有用的非触摸式IC卡功用。对卡进行防抵触、暗码认证、卡号认证等操作，并读出卡中存储的数据，然后将卡清零、停卡。
(2)完结电度表的预收费功用。将从IC卡中读出的电度数与单片机内存剩下的电度数相加，并存回内存。
(3)显现功用。体系周期性地扫描，动态显现机内剩下的电度数。此外，当读写IC卡产生错误时，显现犯错信号。
(5)电度计数功用。体系实时监测电表转盘读数头(红外发射接纳管)发来的脉冲信号，当脉冲信号由高电平变为低电平时，计数器COUNT加1;而当COUNT值等于电表常数(转/度)时，剩下电度数减1，用电量加1，一起COUNT清零。
(6)报警断电功用。当机内剩下电度数小于15度时，点亮预告用电量将尽的发光二极管指示器，提示用户持卡到供电部分重新购电。而当用户电表中剩下电量彻底用完时，操控继电器堵截用户供电电源。用户只要再次存入电度数后，才干持续供电。
单片机体系程序由主监控程序、IC卡处理子程序、电度计数子程序、串行中止服务子程序等组成，其框图别离见图4(a)、(b)、(c)、(d)。
3.1.2 VB用户接口程序的首要功用
(1)显现。依据输入的用户编号，显现相应的用户信息。
(2)收集。将用户编号经过通讯控件发送给单片机，单片机认证用户编号后，回来该用户的用电量和剩下电度数。
(3)写入。将收集来的数据。加上用户编号和日期，一起写入数据库，以供查询。
(4)检查。检查当用各用户的用电量情况及剩下电度数;检查一切的用电情况。
3.2 供电部分存款及办理程序
3.2.1 单片机体系程序的首要功用
(1)体系初始化设置。设置寄存器地址、中止源进口、加载IC卡认证暗码以及设置串行口、定时器0和定时器1的作业形式等。
(2)接纳微机发来的操控字符。履行串行中止服务子程序，如操控字符为R则履行对IC卡的询卡、防抵触、选卡、认证等操作，并回来给微机卡号;如操控字符为W则将用户购买的电度数写入IC卡，再读出写入的电度数，然后停卡。
(3)显现功用。显现IC卡中存入的电度数，当对IC卡操作过程中有任何错误时，将显现错误信息，提示用户。
程序由主程序程序和串行中止服务子程序等组成，它们的框图见图5(a)、(b)。
(1)IC卡 存款功用。用户持卡到供电部分存款，作业人员将放在读写器上，按“读卡”按钮，微机发送字符“R”给单片机，单片机履行相应的中止处理后回来卡号。体系根 据回来的卡号显现对应的用户信息，承认无误后，输入用户交纳的金额，体系主动转化成电度数。按下“存款”按扭，将电度数存入IC卡，一起将存款的相关信息写入数据库，以供查询。
(2)查询功用。查询用户信息、IC卡信息以及用户的用电情况，能够依据输入的用户编号或电卡号进行有挑选地查询。
(3)保护功用。对数据库的保护包含增加新的记载、删去不需要的记载以及对现有记载的更新。本体系所运用的数据库由MSAccess树立，经过VB的数据目标控件与用户界面相关，对数据的一切操作都实时地更新所相关的数据库。
本文将非触摸式%&&&&&%卡技能与计算机技能相结合，研制出多功用电量计量收费设备。该体系完结了用电收费的电子化，改变了先用电后收费的不合理情况，促进了用电计量、收费的科学化办理。该设备利用了旧式机械表的功用和结构，降低了改造的本钱，适于推行运用。
