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学生宿舍加装非接触式IC卡预付模块提案

来源: 作者:兴洁智能卡 发布时间:2019-01-18 13:53:47
有些学校宿舍条件较为落后,也受于办学经费紧张制约导致学生宿舍投入比较少,用电模式基本是先用电,然后由专门的电工去抄表计算,学生交电费也基本得排很长的队伍,甚至还有些学生因某些原因欠了不少电费,后勤管理相当困难。本次方案主要是在原来电子式电表的基础上通过加装预付费模块,从而实现先付费后用电的模式,这样既不需要花费大量的经费投入和浪费原先电表,同时又能解决以上几个问题。
 

一、预付费用电过程主要包括预付费用过程和用户用电过程
 
1、预付费过程:学生可持用电非接触式IC卡到学校的后勤部充值买电,购买到的电量存储在IC卡上。
2、用户用电过程:学生将有电量的IC卡靠近加装模块进行数据传输,系统就会自动的把卡内的电量传送到用电存储模块上,同时用电IC卡上的电量会被清零。模块上的用电显示器会显示已传输增加后的电量显示数,当预存电量用到一定警告值的时候,模块会亮起红灯做为报警信号,通知学生及时充值购电。
 
二、系统硬件设计
 
1、预付费模块功能:主要是由单片机控制,实现存电、计电、显示和断/送电功能,同时再加上一个射频识别系统的工作,完成非接触式IC卡的读写。控制断送电源工作是由继电器电路完成;EEPROM电路完成存储用户用电量和剩余电路的数据功能;电量计算是由电能计算电路完成;单片机供给直流电由稳压电路完成;显示功能由四位LED显示电路完成;IC卡的工作由射频识别系统完成。
 
2、射频卡读/写器:射频卡读/写器重要芯片由射频卡基站芯片,主要完成数据的调制、发射、射频接受和数据的调解工作。本次设计采用ATMEL公司生产芯片,他是一种性能完善、低成本的低频(100~150KHz)射频卡基站芯片。
 
3、电表电能计算电路功能:电子式电能表使用的是ADI公司的电表,从电流传感器和电压传感器传来的电压和电流信号。电流通道中的高通过滤器用于滤除电流信号中的直流分量,以消除直流分量对有功功率计算造成影响。电流信号和电压信号再乘法器相乘后,输出信号通过低通滤波器除开其中的交流分量,剩下的直流分量就是瞬时有功功率,这种信号通过数字/频率转换器转换成与平均有功功率的低频脉冲信号端F1和F2输出。这样CF端输出的脉冲频率就可以与瞬时有功功率成比例。
 
频率输出CF端连接单片机计数器,单片机里的定时器设定为积分时间对CF输出的脉冲计数,平均功率正比于平均频率,公式:
 
平均功率=平均频率=脉冲个数/积分时间
 
一个积分周期内所消耗的电能为:
 
电能=平均功率*积分时间=(脉冲个数/积分时间)*积分时间=脉冲个数
 
4、单片机的使用。常用的单片机有ATMEL和台湾HOLTEK(合泰)。本次设计用台湾HOLTEK(合泰)单片机有八位高性能精简指令集,专门为多输入输出控制产品设计,拥有低功耗、I/O扣稳定性高。震荡选择、定时器功能、省电功能、唤醒功能、看门狗定位器、蜂鸣器驱动等优势,可以广泛适用于各种领域。
 
5、显示电路:显示电路是有一个动态扫描方式来控制实现的四位阴极七段显示器,主要是用来显示学生宿舍当前用电量和剩余电量。其中用电量和剩余电量分两段显示,一段是已用电量,另一端为剩余用电量,每段都有四位。动态显示就是实时的显示当前电量用量和未用电量用量。
 
6、EEPROM电路:主要用来保存当前学生宿舍已用电量和剩余用电量数据,单片机方面在当前学生宿舍用点过程中随时进行读写从而获得当前用电量的数据,另一方面则是通过计数器对输出的脉冲进行计数,从而完成动态显示用电量效果。
 
7、继电器电路:采用磁保持继电器来控制当前学生用电的断开与接通,磁保持继电器的触点开、合状态是由永磁钢产生的磁力驱动,当继电器的触点需要开(或者合)的时候,只需要正向(或者方向)直流脉冲电压激励线圈,继电器就可以完成开(或者合)状态的转换,此时线圈已不需要继续通电,仅仅依靠永磁铁的磁力来保持继电器的状态,对于磁保持继电器控制需要一定能量的双向脉冲信号驱动才能完成切断和接通的动作

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