本IC卡水表作為家庭用表,采用了交/直流兩種供電方式,但在以下兩種情況下,必須采用直流供電:
(1)在停電的情況下;(2)某些場合無法采用交流供電的情況下。水表的直流供電必須采用電池或內(nèi)置電池,而電池的容量又非常有限,因此水表的功耗問題設(shè)計(jì)也是尤為重要。為此本次設(shè)計(jì)主要采取了以下方法。
1.選擇低功耗微處理器
AT89S51單片機(jī)是目前簡單易用且低功耗特性好的兼容51語言的中小型單片機(jī),其具有三種低功耗模式,即運(yùn)行、空閑和掉電。在空閑模式下,除CPU處于休眠狀態(tài)外其余硬件全部處于活動(dòng)狀態(tài),芯片中程序未涉及到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)都將保持原值??臻e模式可由中斷或者硬件復(fù)位喚醒;掉電模式下,保留寄存器和RAM的內(nèi)容,外部晶振停振,定時(shí)器、串口全部停止工作,只有外部中斷繼續(xù)工作,空閑模式也可由中斷或者硬件復(fù)位喚醒。并且這兩種省電模式的切換方式非常簡單,只要在單片機(jī)的PCON寄存器的IDL位置位即可進(jìn)入空閑模式,同樣對PD位置位進(jìn)入掉電模式。
在本系統(tǒng)中,單片機(jī)通常工作在具有更低功耗的掉電模式下,此時(shí)芯片功耗僅和芯片供電電源有關(guān)。
2.選擇低功耗電動(dòng)閥
閥門是IC卡智能水表的重要器件,本系統(tǒng)中采用的是電動(dòng)球閥,它對工作電壓要求不高,在3V電壓下也能正常工作,而且工作時(shí)電流僅50mA,可以直接驅(qū)動(dòng)。正常供水情況下,電動(dòng)閥處于常開狀態(tài),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不消耗電能;當(dāng)購買的水量用完時(shí),電磁閥關(guān)閉并自鎖于常閉狀態(tài)。
3.選擇低功耗器件
要降低系統(tǒng)功耗,其他的器件也必須為低功耗型如:
1)采用低壓差的電源穩(wěn)壓芯片;
2)采用液晶顯示相關(guān)信息,平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。設(shè)置相應(yīng)的控制按鈕,控制按鈕由防水蓋控制。用戶需要查詢時(shí),打開防水蓋,按鈕閉合,接通液晶電源顯示所需信息;
3)軟件設(shè)計(jì)時(shí)盡量使單片機(jī)處在低功耗的掉電模式下,并配合外部電路降低系統(tǒng)功耗。充分利用單片機(jī)的中斷功能,來減少CPU的運(yùn)行時(shí)間。單片機(jī)通常處于掉電模式下,當(dāng)有水流計(jì)量中斷、插卡中斷、報(bào)警中斷或欠壓中斷輸入時(shí),才喚醒,執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序。
(1)在停電的情況下;(2)某些場合無法采用交流供電的情況下。水表的直流供電必須采用電池或內(nèi)置電池,而電池的容量又非常有限,因此水表的功耗問題設(shè)計(jì)也是尤為重要。為此本次設(shè)計(jì)主要采取了以下方法。
1.選擇低功耗微處理器
AT89S51單片機(jī)是目前簡單易用且低功耗特性好的兼容51語言的中小型單片機(jī),其具有三種低功耗模式,即運(yùn)行、空閑和掉電。在空閑模式下,除CPU處于休眠狀態(tài)外其余硬件全部處于活動(dòng)狀態(tài),芯片中程序未涉及到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)都將保持原值??臻e模式可由中斷或者硬件復(fù)位喚醒;掉電模式下,保留寄存器和RAM的內(nèi)容,外部晶振停振,定時(shí)器、串口全部停止工作,只有外部中斷繼續(xù)工作,空閑模式也可由中斷或者硬件復(fù)位喚醒。并且這兩種省電模式的切換方式非常簡單,只要在單片機(jī)的PCON寄存器的IDL位置位即可進(jìn)入空閑模式,同樣對PD位置位進(jìn)入掉電模式。
在本系統(tǒng)中,單片機(jī)通常工作在具有更低功耗的掉電模式下,此時(shí)芯片功耗僅和芯片供電電源有關(guān)。
2.選擇低功耗電動(dòng)閥
閥門是IC卡智能水表的重要器件,本系統(tǒng)中采用的是電動(dòng)球閥,它對工作電壓要求不高,在3V電壓下也能正常工作,而且工作時(shí)電流僅50mA,可以直接驅(qū)動(dòng)。正常供水情況下,電動(dòng)閥處于常開狀態(tài),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不消耗電能;當(dāng)購買的水量用完時(shí),電磁閥關(guān)閉并自鎖于常閉狀態(tài)。
3.選擇低功耗器件
要降低系統(tǒng)功耗,其他的器件也必須為低功耗型如:
1)采用低壓差的電源穩(wěn)壓芯片;
2)采用液晶顯示相關(guān)信息,平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。設(shè)置相應(yīng)的控制按鈕,控制按鈕由防水蓋控制。用戶需要查詢時(shí),打開防水蓋,按鈕閉合,接通液晶電源顯示所需信息;
3)軟件設(shè)計(jì)時(shí)盡量使單片機(jī)處在低功耗的掉電模式下,并配合外部電路降低系統(tǒng)功耗。充分利用單片機(jī)的中斷功能,來減少CPU的運(yùn)行時(shí)間。單片機(jī)通常處于掉電模式下,當(dāng)有水流計(jì)量中斷、插卡中斷、報(bào)警中斷或欠壓中斷輸入時(shí),才喚醒,執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序。