在水表電路的微控制器中，NEC電子公司的78K0/Lx3系列以其卓越的功耗輕松滿足水表客戶的嚴(yán)格要求。并且內(nèi)部集成有很多實(shí)用模塊，比如RTC、LCD驅(qū)動(dòng)、LVI檢測(cè)及10位/16位AD轉(zhuǎn)換器等，可以很方便地幫助客戶快速構(gòu)建高性價(jià)比的解決方案。NEC電子水表方案可以在微控制器內(nèi)置的Flash存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，節(jié)省EEPROM芯片費(fèi)用。功耗方面，通過(guò)各種節(jié)電措施，配合NEC電子低功耗的微控制器，在LCD常顯的情況下，整機(jī)達(dá)到3.8μA的超低功耗。智能水表方案見(jiàn)圖1。
圖1NEC電子78K0/Lx3微控制器的智能水表方案框圖
NEC電子水表方案是卡表方案，支持多種讀寫卡，通過(guò)卡座使用IIC協(xié)議與微控制器通訊。具有的基本功能如下。
(1)基本計(jì)量功能：每0.1立方米寫入一次數(shù)據(jù)。
(2)LCD顯示功能：顯示錯(cuò)誤信息、報(bào)警水量、剩余水量、透支水量等多項(xiàng)數(shù)據(jù)。
(3)購(gòu)水管理功能：支持出廠預(yù)置、購(gòu)水、停水、水量查詢、抄表等功能。
(4)報(bào)警斷水功能：當(dāng)剩余水量達(dá)到報(bào)警水量時(shí)，閥門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，提示用戶購(gòu)水。如果剩余水量為0，閥門關(guān)閉，但是重新插卡后，可以在預(yù)置透支水量范圍內(nèi)繼續(xù)用水。如果用戶透支的水量達(dá)到預(yù)置透支水量，則關(guān)閉閥門斷水。
電子水表方案提供了一些特殊功能，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下。
圖2主程序流程
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：本方案的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種方式，一種是使用EEPROM來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，另外一種是在NEC電子的Flash存儲(chǔ)器上可以實(shí)現(xiàn)EEPROM
節(jié)電功能：將EEPROM和卡座的供電電源關(guān)閉，使其處于睡眠狀態(tài)。NEC電子78K0/Lx3的LCD內(nèi)部分壓電阻阻值為60K左右，為了進(jìn)一步降低功耗，我們采用330K的外部分壓電阻。通過(guò)這些辦法，該水表方案在待機(jī)模式下，整機(jī)功耗保持在1.8μA。
攻擊防止功能：能夠判斷是否被攻擊，如果處于受攻擊狀態(tài)則關(guān)閉閥門。軟件上有很多處理，可以有效防止對(duì)微控制器的干擾。
透支水費(fèi)計(jì)量：如果因?yàn)橥獠抗艋驒C(jī)械故障等原因閥門無(wú)法正常關(guān)閉，在用水時(shí)仍然計(jì)量透支水費(fèi)。
自動(dòng)除垢功能：每月自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門兩次，以防止長(zhǎng)期不使用的電機(jī)故障。
電池能力監(jiān)測(cè)：使用內(nèi)部的LVI模塊監(jiān)測(cè)電池電壓，電壓不足時(shí)及時(shí)報(bào)警，并關(guān)閉閥門，LCD上提示更換電池。
本系統(tǒng)軟件由主程序和中斷處理程序組成。主程序主要完成系統(tǒng)初始化的功能，然后定時(shí)查詢各標(biāo)志位，如果各標(biāo)志位都為0，進(jìn)入STOP待機(jī)模式。中斷處理程序包括LVI低電壓檢測(cè)中斷、水量脈沖測(cè)量中斷、卡檢測(cè)中斷，以及磁攻擊處理程序、LCD和看門狗處理程序。主程序流程見(jiàn)圖2。
在本方案中暫時(shí)沒(méi)使用RTC模塊，但是從未來(lái)趨勢(shì)看，階梯式水費(fèi)和管理部門對(duì)水資源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)方面的需求會(huì)越來(lái)越多，RTC的使用是大勢(shì)所趨。在國(guó)外市場(chǎng)，RTC已經(jīng)是必需模塊。
內(nèi)置的曼徹斯特編碼器和遙控接收器，有助于設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員在無(wú)線遠(yuǎn)傳方面進(jìn)行擴(kuò)展，無(wú)線抄表技術(shù)可以有效減少抄表工作量，而且對(duì)最終用戶的影響降到最小。在本方案基礎(chǔ)上稍加擴(kuò)展就可以完成無(wú)線水表的設(shè)計(jì)。
