西安诺文电子科技有限公司
IC卡预付费水表简介
一、 IC卡水表介绍
（一）概述：
LXSZY系列IC卡智能水表是由西安诺文电子科技有限公司独立开发，具有完全自主知识产权的系列产品，它是将最先进的微功耗单片微控制器技术、脉冲水表技术、IC卡技术及液晶显示，长寿命电池等技术有机的结合在一起，综合优化设计的机型。
IC卡预付费水表可以构成独立的预售水管理系统，其使用方法与IC卡预付费电度表相近。供水部门为用户安装水表后，利用计算机管理系统为用户开户，发行用户卡（一表一卡）。用户持用户卡购水并给水表输入后，即可用水。当水表剩余水量少于设定的报警水量时，提示用户重新购水。若剩余水量小于设定值时，断水阀关闭停止供水。若出现非法用水、表故障、电池电压低、信号断线时可自动关闭水阀断水，同时纪录报警。水表内自带实时时钟，可实时纪录用水情况。
● IC卡预付费水表功能特点
1、基表采用全铜质一体化旋翼湿式球阀水表，计量精度高，可靠性高。
2、采用不锈钢球阀球阀，压损小，功耗低，阀门故障低。
3、具有机械计数和电子计数双重显示功能。
4、电控部分采用超低功耗单片微控制器，功能强大，可靠性及抗干扰能力强。
5、水表脉冲计数部分采用双稳态设计，防强磁场，不会误计，漏计脉冲。
6、内置实时钟，具有月冻结水量功能，实现阶梯收费。并有按时间、按水量、按全额等多种阶梯计费模式，
7、有水量不足报警和透支功能，使用水管理更加人性化。
8、采用液晶显示，清晰易读，功耗低，累计用水量、月用水量及剩余水量可随时查询，并可显示多种工作状态信息。
9、电源采用优质高能锂电池，年自放电率小于1%，可保证工作八年。
10、具备工作状态自检功能，可检测电池电压低、外磁场干扰、脉冲发讯异常、线路连接异常等故障，并可蜂鸣告警和液晶显示。
11、电控部分采用密封设计，实现了防水、防潮、防攻击。
12、采用逻辑加密卡，并可实现多块IC卡预付费水表与IC卡预付费电表共用一张IC卡，实现水电一卡通，方便、防伪、安全性高。
（二）IC卡水表产品型号
IC卡预付费冷水水表 LXSZY-15E
LXSZY-20E
LXSZY-25E
IC卡预付费热水水表 LXSRZ-15E
LXSRZ-20E
LXSRZ-25E
（三）技术参数
● IC卡预付费水表技术参数：
二、生产检测设备
（一）水表成套检定装置
（二）水表耐压检定装置
（三）水表批量走字检测台
（四）IC卡水表功能实验台
（五）水表静态电流检测台
三、加工工艺、技术特点
加工工艺：
采用全套流水线生产，拥有一支高素质的技术人员队伍，保证产品生产严格按装配工艺执行，确保量产的质量。
技术特点：
●电子部分采用防水处理。可保证长期处于潮湿环境中稳定工作。
● 采用低工耗设计，整机静态电流低于5微安，大大低于国标（静态电流30微安）。
● 采用先进的抗干扰设计，电磁兼容性检测优于国标。
● 每台水表均进行计量误差和批量走字测试，有效保证每台水表的计量功能和阀控制功能，符合工艺要求。
● 防磁干扰设计。
● 计量失效保护设计。
四、防水垢、防堵效果
（一）阀门系统：
1、采用江西鹰潭半液封式基表，基表主体采用黄铜制成，(具体介绍见附录)，具有密封性好的特点，基表显示部分不会因为脏东西进入阀体而堵塞字轮，影响正常显示。
2、阀体：
（1）采用不锈钢球形阀门，压损大大低于其它结构阀门的压损；
（2）阀门传动系统产生的力矩是阀门本身所需力矩的3倍以上，300%以上的保险系数可防止因结垢、长期不用、杂质过多产生的失控后果。
（3）阀门系统寿命：连续2000次，阀门系统仍能正常工作，且漏水量≤1升/小时；由于球阀球芯在关阀状态下，水压的作用会使球芯密封更严，保持一定的泄漏量对阀门是有好处的（尤其是热水表，因为需考虑热胀冷缩）
（4）阀体内注具有润滑作用的硅油，安全系数高，无污染，对人体无危害。
（5）阀门耗电量微小：假设每月开关4次，则10年耗电总量为W=4×12（月）×10（年）×16/3600×0.065=0.14A·h (安时)，可见其耗电量是微小的。
每月月底水表使水阀向与当前状态相反的方向转动，然后再转回原状态，可防止水中的杂质使阀门堵转，并通过转阀的耗电使锂电池消除钝化。
（二）水阀故障检测及处理：
当阀门转动不到位时，会记录阀故障标志，并在下次阀动作时会先反转然后再沿要求方向转动。
五、高能锂电池使用寿命
电子部分：
● 液晶显示：采用东莞创显公司的液晶显示屏，其原材料采用进口TN，耗电量低，且显示项目较多。
● 电子控制器：基于美国TI公司的Msp430系列单片机，完成的计量检测、显示、控制等操作，具有工作稳定性好、功耗低的特点。
● 电池：采用武汉安能的ER18505M锂电池，容量为3200mAh，正常使用寿命大于8年，小电流供电稳定性和瞬间大电流的响应性较好，适用于水表供电模式。
预付费水表8年功耗估计如下：
开关阀：50mA*6次/月*12月*8年*30S每次/3600秒=225mAh
待机时：5uA*24*365*8/1000=350mAh
显示时：400uA*6*（99999*10）/3600/1000=665mAh
报警时：10次*12*8*26mA*0.5S*2/3600=6.9mAh
写存储器：(6次*24时*30天*12月*8年+99999*10)*4mA*40mS/1000/3600=63mAh
合计：1310mAh
从以上数据可得出结论，正常使用寿命大于8年。
六、一卡通效果
IC卡使用逻辑加密卡，数据交互的安全性高，可实现一卡多表（冷水，热水可混装）。
七、抗磁、防盗、防水性能
抗磁功能：
当有磁场靠近时，30秒内会发出连续三声报警，持续一分钟后会显示磁干扰符号，并关断水阀，用户卡插入不能打开阀门。经管理部门确认后，方可清除干扰标志，开阀送水。.
防盗功能：
当阀门关闭后时，走0.1m3水会显示“检漏”标志，如水阀异常导致无法关闭，水表电子部分仍可正常计量，并可通过用户卡回传。
十五天不走水断水：在水阀开时，若出现连续15天不走水水阀会自动关闭，若出现断水，可插用户卡打开阀门，若连续三次出现15天连续不走水，阀门会彻底关闭，需由管理部门检查水表的情况后，根据情况处理解决，且方法简便易行。
防水功能：
采用电路板全防水处理，即使电路板完全浸泡在水中，也能正常工作。卡座接口电路做特殊处理。在卡座进水的情况下，采用延迟强制读写卡功能，保证卡座触点在有水膜的状态下依然能正常工作。
八、始动流量
符合国际及国家标准。
投标货物的质量标准、检测标准、测试手段
一、A包货物鉴定大纲的技术依据（编号）：
二、B包货物鉴定大纲的技术依据（编号）：
检测手段
1、IC卡水表电子模块功能实验台
2、水表基表成套校验装置
3、水表基表耐压实验台
4、水表走字台
见陕西省计量测试研究所检验报告、河北省计量产品监督检验报告
诺文智能水表和其它厂家智能水表对比
一：采用主芯片：
二、硬件功能：
第二篇：智能IC卡水表
２００３年３月
第２１卷第ｌ期
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报
Ｖｏｌ?２１ Ｎｏ?ｌ
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Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ｏ Ｆ Ｈ Ｅ Ｂ Ｅ Ｉ ＩＮ Ｓ Ｔ Ｉ Ｔ Ｕ Ｔ Ｅ Ｏ Ｆ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ Ｉ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ ＬＡ Ｌ
Ｍａｒ．２００３
智 能 Ｉ Ｃ 卡 水 表
孙汝谦１徐佩斌２
１）河北建筑工程学院；２）张家口市供水总公司
摘 要介绍一种Ｉｃ卡计费水表的设计方法，重点介绍了水表的硬件结构与软件结构，并
结合实际介绍了水表的应用．
关键词ＩＣ卡；ＡＴ８９Ｃ２０５１；三线制液晶显示器
中 图 号 ＴＨ ７６
在我国．民用水表的收费一直采用人工抄表、收费的方式．工作十分繁琐且容易出错．因此水费
管理部门一直在寻求一种方便实用的收费方法，我们研制的智能ＩＣ卡水表系统。从根本上解决了这
个问题，不但实现了用水收费的电子化。而且还改变了先用水后收费的不合理状况．使得供水部门能
预先收取费用，有利于公用事业的发展． １ 系统 硬件 设计
（１）方案选择．
由于单片机具有功能强、体积小的特点，它特别适用于各种智能仪器、仪表、家电等领域。可以
减少硬件以减轻仪器仪表的重量．便于携带和使用，同时也可降低成本，提高性能价格之比．
ＩＣ卡计费水表主要由阀门、流量计、微处理器、ＩＣ卡读写器、显示器及电源等组成。硬件结构框
图如图ｌ所示．１）阀门：对于水表而言。阀门是被控对象，控制着进水的开关状态．目前可控制的阀门
主要是电磁阀。耗电较大。不符合本水表的要求．因此，必须在现有电平开关式电磁阀的基础上对此
进行改进．将阀门开关控制由电脉冲来实现，使得对阀门开关只是瞬时供电。从而减少耗电量．在该
水表中采用双稳态自保持式电磁阀，其具有节能、省电、低功耗、低电压、安全可靠等特点．２）流量计
（脉冲水表）：流量计是水表中的传感器部分．是实现正确计量的基础．考虑到现有模拟式水表中，旋
翼式水表结构简单。测量范围宽．灵敏度高．外形尺寸小。精确度已被广大用户所接受。因此本水表
的流量计还是基于模拟水表的旋翼式结构，而将叶轮机构上提取的电信号用频率脉冲计数。实现水
流量的计量，并保持了原有的结构简单，精确度高的优点．３）微处理器：为降低整个水表的功耗。微
处理器选用Ａｔｍｅｌ公司的低功耗芯片。该芯片当工作处于休
眠状态时耗电量仅为口Ａ级，且由于将多功能８位ＣＰＵ和闪速
存储器组合在单个芯片中，因此是嵌入式控制领域中一种
灵活性高且价廉的高效微控制器．４）Ｉｃ卡读写器：Ｉｃ卡读写
器是Ｉｃ卡水表的输入接口。当ＩＣ卡插入到Ｉｃ卡读入器时．首
先读入的是卡中的密码，当卡有效。其后才将卡上的金额读
入内存．?５）显示器：液晶显示器作为水表的输出接口可显示 累计用水量和剩余金额．６）供电电源：水表采用直流５Ｖ电
源供电。无需考虑突然停电发生意外情况．
图 ｌ
本文收稿日期：２００３?０１－０９
作者：男，１９５１年生，副教授，张家口市，０７５０２４
万方数据
１０
（２）仪器各部分组成．
河北建筑工程学院学报
２００３焦
１）ＡＴ８９Ｃ２０５ｌ是 一 种 带２Ｋ字 节 闪 速 可编 可 擦 除 只 读存 储 器 （ＰＥＲＯＭ）的 低 电压 、 高 性 能
Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ ８位微控制器，采用Ａｔｍｅｌ高密度、固定存储器制造技术制造，与工业标准的ＭＣＳ一５
１ＴＭ指令
集和输出管脚相兼容．
１具有以下一些标准特性：２Ｋ字节的闪速存储器、１２８字节ＲＡＭ、１ ５个Ｉ／
Ｏ口线、２个１６位
Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ２ ０ ５
定时器／计数器、５个两级中断源结构．】个全双工串行口、１个精确的模拟比较器．片内振荡器的时钟电 路．工作电压为２．７Ｖ～６Ｖ，全静态工作０Ｈｚ～２４ＭＨｚ．两级程序存储器锁定，并有直接ＬＥＤ驱动输出．
在仪表中用外部中断源ＩＮＴＯ作为脉冲水表的中断源。当检测到脉冲时。便向ＣＰｕ申请中断。
ＣＰＵ自动把中断源的入口地址装入ＰＣ，然后跳转至中断服务程序执行．ＩＣ卡、显示器及驱动电路相应
由Ｐ－或Ｐ３口线控制．如表１所示： 表 ｌ
２）脉冲水表．从脉冲水表取出的信号为
开关量。为了使检测到的脉冲边沿更整齐。
利用施密特触发器整形．施密特触发器具有
两个主要特点：第一，输入信号从低电平上
升的过程中，电路状态转换时对应的输入电
平．与输入信号从高电平下降过程中对应的
输入转换电平不同．第二，在电路状态转换
时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡．利用这两个特点不仅能将边沿变化
缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波。而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪音有效的
清除．在施密特触发器上接的上拉电阻可选的稍大些．这里选１００ ＫＱ．
．３）液晶显示模块．该水表采用ＬＣＭｌ０３液晶显示器．ＬＣＭｌ０３为ｌｏ位多功能通用型８段式液晶显示
模块．内含看门狗（ＷＤＴ）／时钟发生器。２种频率的蜂鸣驱动电路。内置显示ＲＡＭ，可显示任意字段
笔划。３～４线串行接口。可与任何单机接口。视角对比度可调。显示清晰、稳定可靠．使用编程简单。 适用于智能水表．该显示器功耗低，工作电压为２．４～５．２Ｖ。省电模式＜ｌ“Ａ。显示状态时为５０“Ａ．
需特别注意的是：ａ．ＬＣＭｌ０３内部有上拉电阻．为保证低功耗，每次送数之后，／ＣＳ、／ＲＤ、
／ＷＤ、
ＤＡＴＡ必须接高电平或悬浮．ｂ当模块工作电压为３．３Ｖ以下时。ＶＬＣＤ脚与ＶＤＤ直接相接。当模块工作
电压＞３．３Ｖ时。ＶＬＣＤ脚与ＶＤＤ间需接一电位器５０Ｋｆ２调节，参考值：５Ｖ／３６Ｋ（在该水表中采用后者。
接入５０Ｋ‘２的电位器）．
４）ＩＣ卡．此卡分ＳＬＥ４４１８和ＳＬＥ４４２８两种．ＳＬＥ４４１８是带有写保护功能的ｌ
Ｋ字节可擦除的只读存
储器，而ＳＬＥ４４２８除此之外，还有密码保护功能．它的特点如下：ａ １０２４＋８位ＥＥＰＲＯＭ结 构； ｂ字节 方
式的位址指令；Ｃ不可更改的字节写保护；ｄ串连三总线；ｅ程序末尾显示数据输出；ｆ最少１０ｓ擦写周
期；ｇ数据保存至少１０年．ＳＬＥ４４２８还有密码保护功能．只有在密码确认之后芯片中的记忆才能被擦
写．在８次连续的输入错误后，错误计数器将阻断任何随后的尝试．导致芯片锁定．
单片机可以对此集成电路芯片作以下几种操作．
。翠复位及响应复位≯ｂ擦写功能．擦写功能分没有保护字的可擦写数据字节和带保护字的可擦写
数据字节．还有一种是带数据比较的写保护字．数据必须写入两次，当旧的和新的数据相同时。保护
字才被写入．Ｃ ＳＬＥ４４２８的保密特性．可使使用者鉴别正确与否的操作．
。
此芯片在连接时需在ＲＳＴ、ｃＬ敝＋ＳＷ及Ｉ／Ｏ口接上拉电阻和连接电阻．上拉电阻一般选２０Ｋ，连接
电阻一般选１Ｋ即可．供电电源由软件控制．
２系 统 软 件 设 计
万方数据
第ｌ期
”
孙汝 谦徐 佩 斌智 能 Ｉｃ卡 水 表
（１）系统软件功能．这种水表集供水计量、自动计费等功能于一体。其主要功能如下：
１）根据所购水量，自动执行供、停水：当用户将购得的水卡（ｉｃ卡）插入水表时，表内系统确认该
卡有效，自动打开阀门，进行正常供水．一旦尉水量达到水卡所购水量。水表将自动关闭阀门，切断
供水．２）具有自动报警功能：为便于用户及时购买水卡，当用水量不足本次使用或卡为无效卡时，水
表开始通过蜂鸣器发出报警信号。提醒用户应及时购买或更换水卡．３）可随时提供累计用水量、本次
用水量及剩余金额．为了便于用户及时掌握用水情况。水表带有液晶显示屏．显示累计用水量和剩余
金额．
（２）主控程序：主控程序全面控制智能水表的工作流程，对实现以上各项功能进行操作。并负责
调用各子程序．
主控程序功能：１）完成系统的初始化操作．如设置堆栈，清内存单元。设置标志位，蓣驽定时器
的控制字。写中断控制寄存器．确定中断优先级。Ｉｃ卡的初始化及显示器的初始化．２）向水表的存储
单元输入新的水量值：用户将新购入水量值的Ｉｃ卡插入水表中。水表在判断卡的合法性后。对ＩＣ卡进
行写错误寄存器。密码校验并将ＩＣ卡存有的水量值存入到水表特定的存储单元。也可更改卡中原有
的密码．３）自动累计用水量和剩余金额，并在需要的时候进行显示．４）自动报警功能：当水表中的可
用水量少于某一限位，金额不足时。水表上的蜂鸣器会不断发出报警声，以提醒用户应及时换卡或向
卡中充钱．５）自动断水与恢复功能：当水表中的余额不足本次使用且仍未输入新的金额值时，水表将
自动切断阀门开关。禁止用户用水．当用户再次输入新的金额值，水表又自动恢复供水．
ｓｌ’Ｄｅｇｎ
“
ｒ
ｏ ｎ ＩＣ
Ｓ ｕ ｎ Ｒｕｑ ｉａ ｎｌ Ｘ Ｕ Ｐｅｉｂｉｎ２
ｌ
Ｗａｔｅｒ－ｓｕｐｐｌｙ Ｊｉａｋｏｕ Ｇｅｎｅｒａｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｗａｔｅｒ ｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ＩＣ Ｃａｒｄ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ
２１
１）Ｈｅｂｅｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ．ｈａｒｄｗａｒｅ
ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｔｈｅ ｉｓ
ｓｐｅｃｉａｌｌｙｏｆ
ｏ ｎ
ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｔ ｌａｓｔ．
ｗｏ ｒ ｄ ｓ ＩＣ
（上接第８页）
●嗍●一●。●●－—。Ｈ＿
●嗍●●●●
ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ
ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｏｐｉｎｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｏｕ ｒ Ｃｏｕｎｔｒｙ
ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎ Ｙ ａ ｎ ｇ Ｘｉａ ｏｑ ｉｎ ９１ Ｓ ｕ ｎ Ｗａｎｚｈｉ２ Ｇ ｕ ｉ Ｙ ｕ ａ ｎ ｌ
ｔｏ ｂｅｆａｃｅｄ ｗｉ１）Ｈｅｂｅｉ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈｉｎ ｔｈｅ
ｍｅａｓ２）ｕｒｅｓ ｔｏ ｂｅｔａｋｅｎｉｎ ｏ ｕｒＺｈａｎｇＪｉａｋｏｕ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆Ｅｎ
ｇ ｉｎ ｅｅ ｒｉ ｎｇ
Ａｃｃｏ ｒｄｉ ｎｇ
ｃｏｕｎｔｒｙ，ｔｈｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｕｒ
ｈｏｒｔａｌｋｓａｂｏｕｔｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄ－
ａｎｄ ｔｈｅ ｕｎｄ
ｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
ｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ；Ｉｎｔｅｌ
ｃｏｕｎｔｒｙ
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ； ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｂｅｉｎｇ ｗｏ ｒｋ ｅｄ ｏｕｔ；ｔｈｅ ｅｍ－
ｐ１０ｙｅｅｔｒａｉｎｉｎｇ
万方数据
智能IC卡水表
作者： 孙汝谦， 徐佩斌， Sun Ruqian， Xu Peibin
作者单位： 孙汝谦,Sun Ruqian(河北建筑工程学院)， 徐佩斌,Xu Peibin(张家口市供水总公司) 刊名： 河北建筑工程学院学报
英文刊名： JOURNAL OF HEBEI INSTITUTE OF ARCHITECTURAL ENGINEERING
年，卷(期)： 2003,21(1)
本文链接：http://d..cn/Periodical_hbjzgcxyxb200301004.aspx