河南理工大学毕业设计基于IC卡的智能电能表设计

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处理模式的时序关系，如图3-12所示。

芯片将I/O线置成高状态命令CLK1处理过程23n-1nI/O处理过程开始处理过程结束

图3-12 处理数据模式

3.2.3 IC卡接口电路

IC卡的接口电路是连接IC卡与读写设备的通路，由它实现对IC卡的供电，并满足带电插拔的要求。IC卡接口电路主要是IC卡槽和单片机相连的部分，具有报警功能，上电指示功能，非IC卡检测功能。

图3-13 IC卡接口电路

如图，LED灯是对是否有卡存在进行检测，灯亮时有卡插入，灯灭时无卡插入或拔卡。其中，电源信号传输线接在了单片上的PD4，时钟控制线5口则接在了PD7，I/O口接了一个上拉电阻，来提高电位。其中E2、E1是用来检测是否有卡插入的，当有卡插入时，E2和E1间就会导通，我将E5口接在了PA4上用来实现插拔卡中断申请。

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3.3 数据存储电路

由于IC卡上有许多用户信息，如用户号、电表号、电表剩余电量、累计用电量、电表状态等，在电表上电和掉电时需要对这些数据进行必要的保护，因此需要选择合适的E2PROM来存放CPU读取到的IC卡上的信息以及保护IC卡电表的工作状态参数。

本系统选用了目前流行的24系列中的AT24CO2，它具有体积小、功耗低、工作电压允许范围宽等特点;而且占用I/O口线少，容量扩展方便灵活，读写操作相对简单。芯片引脚封装见图3-14。

引脚功能如下： A0-A3：地址输入; WP：写保护; SCL：串行时钟输入; SDA：串行数据线;

VCC：工作电源，1.8V～5.5V.

3-14 AT24C02引脚图

AT24C02是通过I2C总线和单片机的I/O进行数据交换，使用两条总线：串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)实现和ATmega16之间的信息传送，实现数据的读/写操作。接口电路如图3-15所示：

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图 3-15 数据存储电路与单片机的接口电路

3.4 用电控制电路

用电控制电路电路主要由三极管和继电器组成,当CPU在判断用户电表中剩余电量达到某一标准(如额定赊欠电量或者零电量)或新购电量写入电表时，信号通过三极管放大，驱动继电器线圈，以达到自动断开和开通用户电源的目的，从而打到先购电再用电的目的。硬件电路见图 3-16。

图 3-16 三极管驱动继电器

3.5 报警电路设计

本课题中实现声音报警的接口电路比较简单，其发音元件采用蜂鸣器，蜂鸣器

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约需10mA的驱动电流，当单片机引脚PA5输出高电平1时，Q1导通使输出为低电平0，使压电蜂鸣器引线获得3V以上的直流电压，从而产生蜂鸣器音响。反之，PA5输出低电平时，Q1截止输出端变为高电平，蜂鸣器两引线间的直流电压将至接近于0，发音停止。当电表剩余电量打到一定标准时，启动蜂鸣器，以通知用户及时冲值。电路见如图3-17。

图3-17三极管驱动蜂鸣器

3.6显示电路设计

在单片机应用系统中，显示电路是系统与外界实现人机通话的桥梁和纽带，起着举足轻重的作用。显示采用四位LED七段数码显示器，四位整数，电路如图3-18所示。

图3-18 显示电路

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