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TM卡信息紐扣在預(yù)付費水表中的應(yīng)用
摘要：探討預(yù)付費智能冷水表設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)，通過與IC卡進(jìn)行比較，確定應(yīng)用Dallas公司的iButton信息紐扣TM卡作為預(yù)付費充值存儲卡。對TM卡讀寫方法與信息保密機(jī)制、控制器軟硬件設(shè)計、最小功耗設(shè)計與電池長壽供電方法等多方面技術(shù)進(jìn)行整合，設(shè)計機(jī)電一供化系統(tǒng)。在設(shè)量控制精度、功耗、數(shù)據(jù)保密性、動作可靠性等方面都取得良好性能。關(guān)鍵詞：預(yù)付費 冷水水表 最小功耗設(shè) iButton信息紐扣
引言
智能水表是一種涉及到多方面技術(shù)整合的機(jī)電一體化系統(tǒng)，在計量控制精度、功耗、數(shù)據(jù)保密性、動作可靠性等方面都有嚴(yán)格的性能要求。目前，國內(nèi)企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)主要致力于遠(yuǎn)傳表有線水表網(wǎng)絡(luò)和IC卡預(yù)付費智能卡無線水表網(wǎng)絡(luò)方面的研究開發(fā)。遠(yuǎn)傳表有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要配套的遠(yuǎn)傳通信網(wǎng)絡(luò)支持，其初期投資大，因此只適用于在一些新建住宅小區(qū)組成相對獨立的小網(wǎng)；而后者的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可由銀行的金融網(wǎng)絡(luò)提供，應(yīng)用儲值卡作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，可容易地組建城域網(wǎng)，不但適用于新建住宅小區(qū)，還可在舊水網(wǎng)系統(tǒng)改造中發(fā)揮極大作用，特別適合我國現(xiàn)階段的國情。目前，預(yù)付費智能水表主要采用IC卡，信息保密性與防盜用性能方面存在明顯不足。本文研究應(yīng)用Dallas公司的TM卡半導(dǎo)體信息紐扣作為充值存儲介質(zhì)，構(gòu)建預(yù)付費智能卡式冷水表，在基表上附加計量控制器和管道開閉控制閥門，實現(xiàn)預(yù)付費智能卡式水表的設(shè)計。
1 TM卡信息紐扣應(yīng)用研究
1.1 TM卡信息紐扣簡介
作為一種便攜式信息載體，Dallas公司的iButton信息紐扣[1]可靠安全，特別適宜作為預(yù)付費充值載體。它采直徑17mm、厚3～6mm的紐扣狀不銹鋼外殼封裝，內(nèi)部由I/O處理器和存儲器兩個基本部分組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。作為一種新穎的智能化信息載體，iButton信息紐損采用接觸式存取方式的存儲器（Touch Memory，簡稱TM卡），以1-Wire規(guī)范作為通信協(xié)議，其外殼為信號址，用1根數(shù)據(jù)線按特定的時序要求由數(shù)據(jù)線逐位與外界交換數(shù)據(jù)。與微處理器的典型接口電路如圖2所示，當(dāng)外部上位引線接觸到其信號線時，可自動發(fā)出下拉報到脈沖，存取操作極為方便。
筆者在TM卡智能預(yù)付費冷水水表項目研究中，通過對IC卡、TM卡的存儲數(shù)據(jù)格式、保密性能以及耐用性等多方面性能進(jìn)行比較研究，最終選定TM卡作為水表智能信息存儲介質(zhì)。TM卡采用不銹鋼外殼封裝，無易損部件或易腐部件，具有攜帶方便、抗撞擊、防水漬、耐腐蝕、抗磁擾、防折疊等顯著特點，適用于惡劣的環(huán)境。1-Wire通信協(xié)議使得TM卡存取數(shù)據(jù)極為方便，與觸頭輕輕一碰，瞬間即可完成數(shù)據(jù)信息的讀寫操作；其完善的保密存取方式，確保數(shù)據(jù)信息具有相當(dāng)高的完全可靠性，TM卡與普通IC卡的性能比較如表1所列。
表1 TM卡與IC卡的性能比較
TM卡 普通IC卡
耐用性 不銹鋼封裝，壽命在10以上 塑料卡片封裝，彎曲會損壞芯片，開放的引腳裸露，容易磨損導(dǎo)致接觸不良，18個月左右壽命
識別成功率 100% 需要一定的刷卡技巧
使用方便性 瞬間接觸，無需對準(zhǔn) 4個不同插卡方向，性只有1個方向是正確的
[1] [2] [3] [4]
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