IC卡自動(dòng)加油機(jī)的設(shè)計(jì)

1、IC卡自動(dòng)加油機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)校： 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)院： 人文信息學(xué)院系別： 自動(dòng)化學(xué)生： 張瑞晟指導(dǎo)教師：盛立峰日期： 2012年6月5日一、題目來(lái)源以及選題意義l本設(shè)計(jì)是一種IC卡自動(dòng)加油機(jī)。它是基于IC卡技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)，輔以各種功能的接口電路設(shè)計(jì)的具有自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)收費(fèi)和統(tǒng)計(jì)功能的IC卡加油機(jī)。用戶憑發(fā)放的“油量?jī)?chǔ)值IC卡”加油，管理人員通過(guò)“油量統(tǒng)計(jì)IC卡”對(duì)油量的使用情況進(jìn)行管理，取代了傳統(tǒng)的人工登記、結(jié)算的管理方式，實(shí)現(xiàn)了加油與管理的自動(dòng)化。l IC卡是近幾年才出現(xiàn)的新型卡片，在卡片上主要嵌有IC（EEPROM，還有CPU）。由于它保存的信息比較可靠安全、可以高達(dá)幾萬(wàn)次的讀寫(xiě),

2、所以大量應(yīng)用于公交車(chē)票 、飯票 、保健卡、收費(fèi)系統(tǒng)等。 二、IC卡自動(dòng)加油機(jī)的工作原理：l當(dāng)用戶插入一張有效的IC卡，系統(tǒng)會(huì)提示輸入密碼，用戶在鍵入正確的密碼之后，即可輸入購(gòu)油量，在確認(rèn)卡上剩余金額充足的情況下，開(kāi)啟自動(dòng)加油機(jī)中油泵電機(jī)和出油電磁閥，開(kāi)始加油過(guò)程。加油時(shí)，渦街傳感器輸出的電脈沖信號(hào)通過(guò)光電隔離、A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器，微處理器發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)晶體管功放帶動(dòng)繼電器來(lái)控制油泵電機(jī)的啟停，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加油。l根據(jù)用戶需要，加油通常有兩種方式：非定量加油和定量加油。本設(shè)計(jì)主要完成的功能原理圖：三、方案的確定l本設(shè)計(jì)采用了安全性較好的SLE4442 IC卡。它采用I2C總線，支持ISO 7

3、816同步傳送協(xié)議，芯片采用NMOS工藝技術(shù)。含有256字節(jié)的多存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的用戶區(qū)，能滿足大部分應(yīng)用領(lǐng)域的要求，每個(gè)字節(jié)的擦寫(xiě)編程時(shí)間至少2.5ms，存儲(chǔ)器具有至少10000次的擦寫(xiě)周期，數(shù)據(jù)保持時(shí)間至少10年.l單片機(jī)選用性價(jià)比較高的AT89C51，它可應(yīng)用于許多高性能的場(chǎng)合，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。l流量計(jì)選用測(cè)量范圍寬、重復(fù)性好，且功耗小，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)損測(cè)量的SSK600型應(yīng)力式渦街流量計(jì)。 lSSK600型應(yīng)力式渦街流量計(jì)主要性能特點(diǎn)： 1) 量程寬，適用范圍廣； 2) 無(wú)可動(dòng)部件； 3) 耐高溫，最高可達(dá)350； 4) 可測(cè)液體、汽油和蒸汽； 5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易安裝； 6)

4、輸出15V脈沖信號(hào)，并與流量成正比； 7) 防爆型； 8) 電氣連接簡(jiǎn)單，功耗低0.5 W； 9) 精度：液體1； 10) 電源1430V DC：11) 自動(dòng)補(bǔ)償濾波器：在工作狀態(tài)時(shí)自動(dòng)對(duì)脈動(dòng)流 體產(chǎn)生的干擾信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾。 四、AT89C51的擴(kuò)展lEPROM的擴(kuò)展：AT89C51的P0口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，而且與I/O口線復(fù)用，為了將地址與數(shù)據(jù)總線分離開(kāi)，以便片外電路的正確連接，需在片外加地址鎖存器（74LS373）。對(duì)于片內(nèi)無(wú)ROM的AT89C51單片機(jī)來(lái)說(shuō)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展是不可缺少的工作。本設(shè)計(jì)采用27256芯片擴(kuò)展，通過(guò)地址鎖存器74LS373與單片機(jī)相連。lRAM的擴(kuò)展：在實(shí)

5、時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)，僅靠片內(nèi)存儲(chǔ)資源不夠用，所以要進(jìn)行片外RAM擴(kuò)展，此處采用的芯片是DCM0064。lI/O口的擴(kuò)展：T89C51單片機(jī)共有四個(gè)8位并行I/O口，但有時(shí)這些I/O口不能完全提供給用戶。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往供用戶使用的I/O口是不夠的，因此常常需要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。 NVSRAM擴(kuò)展AT89 C5 174 LS3 73DCM0 064P2 .0 -P 2.4P0 .0 -P 0.7W RR DD0-D7Q0-Q7A0-A7A8-A1 2D0.0-D0 .7ALE/CE/WEG/OEVCC鎖存器74LS373的引腳11(G端)是使能端，當(dāng)G=1時(shí)，鎖存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)端的狀

6、態(tài)變化而改變，即鎖存器內(nèi)容可更新；當(dāng)G由1變0時(shí)，低8位地址被鎖存起來(lái)。G與單片機(jī)ALE端相連。/0E端(引腳1)是輸出使能端，/0E=O時(shí)，選通74LS373的輸出緩沖器，使鎖儲(chǔ)器的內(nèi)容送到輸出端。/OE端始終接地，以保證三態(tài)緩沖器暢通。 AT89C51通過(guò)16位地址線能分別對(duì)外部64K程序存儲(chǔ)器或64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是用/RD、/WR選通。 EPROM的擴(kuò)展電路圖D0D1D2D3D4D5D6D7/OELEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q73478131417181112691215161974LS3735P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P0.7P0.6P0

7、.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALE/EA/PSENAT89C51A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A4A5A3A2A1A0D6D5D3D4D2D1D0D7/OED7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0G/OEVCCVCCP2.027256+5VGNDVCC/CEGND74LS373地址鎖存器用27256進(jìn)行擴(kuò)展I/O口的擴(kuò)展/RD/WRP2 .1P2 .0P0 .0P0 .7ALER STAT89 C5 181 55/RD/WR/CSIO/MAD0AD7ALER ESETPA0-PA7PB 0-PB 7PC 0-PC 5可編程接口芯片選

8、擇的是8155，內(nèi)包含有256字節(jié)RAM，2個(gè)可編程的8位并行接口PA、PB,1個(gè)可編程的6位并行接口PC和1個(gè)14位定時(shí)計(jì)數(shù)器。 /CE是片選信號(hào)線，低電平有效。ALE是地址及片選信號(hào)鎖存線，高電平有效，其后沿將地址及片選信號(hào)鎖存到器件中。 五、鍵盤(pán)接口電路S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16+5V89C518155ALE/RD/WRP0P1.1ALE/RD/WRADIO/MPCPA.0PA.1PA.2PA.35.1K*4l由于AT89C51單片機(jī)本身提供的I/0口線在本設(shè)計(jì)中不足以滿足要求，所以選擇采用可編程的8155來(lái)擴(kuò)展AT89C51的I/0接

9、口。l本設(shè)計(jì)采用矩陣式非編碼鍵盤(pán)，用I/0口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上，為4*4形式， 六、數(shù)據(jù)采集電路R+2 .4 V-2.4V+5 V+5 V-5VVCCNOT1212SSK6 20TPL52 1ADC08 09AT89 C5 1GDC8ABCCLKIN0 -IN7STARTOEEOCALEP0 .0 -P0.7WRP2 .0RDINT1RR 1R 2R 3R 4LED+5VVC CNCSC LNCGNDNCSDANCSW2INT1P2.6T1T0IC 卡 卡 座SW1l根據(jù)IC卡的電氣特性設(shè)計(jì)的IC卡接口電路原理圖，其中T0(單片機(jī)作為常規(guī)輸出)提供串行時(shí)鐘輸入信號(hào)：串行I

10、/0通過(guò)單片機(jī)的P2.6實(shí)現(xiàn)，T1(89C51作為常規(guī)輸入)檢測(cè)IC卡的供電情況，為保護(hù)IC卡我們采用了限流供電措施，卡座中有否IC卡由單片機(jī)INT1(同樣作為常規(guī)輸入)來(lái)檢測(cè)，并且當(dāng)IC卡插入后微動(dòng)開(kāi)關(guān)(SW1-SW2)吸合，LED亮，反之LED滅。八、后向通道電路: lAT89C51單片機(jī)通過(guò)P2引腳輸出控制信號(hào)，通過(guò)晶體管功率放大器9013后帶動(dòng)12V低壓繼電器，由繼電器控制油泵電機(jī)的啟停，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加油.l固體繼電器(Solid State Relay)是利用現(xiàn)代 微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)器件。它可以實(shí)現(xiàn)用微弱的控制信號(hào)(幾毫安到幾十毫安)控制0

11、.1A直至幾百A電流負(fù)載，進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)接通或分?jǐn)?。固體繼電器是一種四端器件，兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端。輸入端接控制信號(hào)，輸出端與負(fù)載、電源串聯(lián)，SSR實(shí)際是一個(gè)受控的電力電子開(kāi)關(guān)。 R1R2QPNP+12VVCCVCC-+220V89C51P2.0SSR油箱九、“看門(mén)狗” 電路 l“看門(mén)狗”電路是為了提高單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性而設(shè)計(jì)的，因?yàn)橄到y(tǒng)受到干擾后可能出現(xiàn)程序跑飛現(xiàn)象，以致“死機(jī)”，影響到系統(tǒng)下常工作，甚至涉及到設(shè)備及人身安全。l由MAX705組成了一個(gè)“看門(mén)狗”后，除了要充分利用CPU本身的看門(mén)狗定時(shí)器外，還需要外加看門(mén)狗電路，這樣就可以很好的克服加油機(jī)在運(yùn)營(yíng)中的各種干擾因素的影響。復(fù) 位

12、RVCC/WRRESET/WD0WDI/PFOVCCRSTP0.1P0.2INT0MAX705十、軟件的設(shè)計(jì):主程序流程圖主程序流程圖 鍵盤(pán)掃描程序流程圖鍵盤(pán)掃描程序流程圖 開(kāi) 始有 鍵 閉 合嗎 ？調(diào) 延 遲 子程 序確 認(rèn) 鍵 是 否 閉 合判 斷 閉 合鍵 的 鍵 號(hào)閉 合 鍵 釋 放 否輸 入 鍵 號(hào)返 回調(diào) 顯 示 子程 序NYNYNYIN026IN127IN228IN31IN42IN53IN64IN75ref(-)16ref(+)122-2202-3192-4182-582-6152-714msb2-121lsb2-817EOC7A25C23B24ALE22ENABLE9START

13、6CLOCK10U2ADC0809B0B1B2B3B4B5B6B7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7U107407A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122OE22WE27CS226CS120D011D112D213D315D416D517D618D719DCM0064D011D112D213D315D416D517D618D719A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122OE22CE20VPP127256AD012AD113AD214AD315AD416AD517AD618A

14、D719CE8RD9WR10IO/M11ALE12TMROUT6TMRIN3PA021 PA0PA122 PA1PA223 PA2PA324 PA3PA425 PA4PA526 PA5PA627 PA6PA728 PA7PB029 PB0PB130 PB1PB231 PB2PB332 PB3PB534 PB5PB433 PB4PB635 PB6PC037 PC0PC138 PC1PC239 PC2PC31 PC3PC42PC53RESET4U98155S4S1S2S3IN1 IN2 IN1 IN1 IN2X111.0592MHz 12C130pFC230pFU6U7+5+5S7S11S15S8

15、S12S16S5S9S13S6S10S14PA0PA1PA2PA3PC0PC1PC2PC35.1K*4+5+5LED12R12R11R10R9+5VCC1NC2SCL3NC4SW15SW26NC7SDA8NC9GND10U5IC卡 卡 座VCC+5U8R13SSR+ +-+-繼 電 器 SSR220V油 泵 渦 街 流 量 計(jì)安 全 柵/WR1VCC2GND3PF14/FP05WD16/RST7WD08+5a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS7a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS6a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpa1b2c3d4e5f6g7dp8VCC

16、9dpDS5a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS4a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS3a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS2a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS1DS87407*2VCC100*8100*9aaaaaaa b b b b b b b b c c c c c c c cddddd dddeeeeeeeeffffffffggggggggdaB0B1B1B3B4B5B6B7B2B0B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B8B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5

17、B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9Q1NPNPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7+5+12VU4MAX705Q02Q15Q26Q39Q412Q515Q616Q719GND10VCC20OE1LE11D03D14D27D38D413D514D617D718U3 74LS373p1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD010P3.111P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.616P3.717RST9ALE30EA31PSEN29GND20VCC40P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728X218X119U189C51+5VccR15Q2NPNR14題 目紙 型日 期文 件IC卡 自 動(dòng) 加 油 機(jī)B4