引言

   居民用天燃?xì)獾挠?jì)費(fèi)多年來一直是由抄表人員定期走家串戶抄寫每月燃?xì)獾臄?shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，再收取費(fèi)用。此方法存在著工作量大，收費(fèi)時(shí)間長，收費(fèi)困難，效率低的問題。采用IC卡 預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗硎墙鉀Q上述問題的有效方法。

2 IC卡燃?xì)獗淼墓ぷ髟?/p>

   IC卡燃?xì)獗聿捎矛F(xiàn)成的機(jī)械式燃?xì)獗淼挠?jì)量機(jī)構(gòu)，通過光電或霍爾元件將天然氣的流量轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)量。當(dāng)從IC卡中讀入EEPROM中的用氣量被扣除完以前將會(huì)提醒用戶提前購氣，否則一旦用氣量被扣除完將會(huì)關(guān)閉氣閥，直到用戶購買的用氣量讀入燃?xì)獗碇胁艜?huì)重新開啟閥門供氣。

3 IC卡燃?xì)獗淼幕窘Y(jié)構(gòu)

   IC卡燃?xì)獗淼慕M成框圖如圖1所示，由電源部分、IC卡部分、單片機(jī)、EEPROM及顯示部分、電磁閥等組成。

3.2 IC卡部分

   由于收費(fèi)系統(tǒng)中采用IC卡存儲(chǔ)用戶所購買的用氣量，如果一旦IC卡被非法復(fù)制，必將給煤氣公司造成巨大的損失。所以沒有加密功能的一般存儲(chǔ)器卡是不能用于該系統(tǒng)中的。

圖1 IC卡燃?xì)獗斫M成框圖

    現(xiàn)在有一些單位在IC卡燃?xì)獗碇胁捎脻L動(dòng)編碼方式，即IC卡采用存儲(chǔ)器卡。IC卡與燃?xì)獗硎且灰粚?yīng)的，IC卡中的用氣量一旦被正確讀入，燃?xì)獗砭蜁?huì)自動(dòng)按照事先設(shè)計(jì)好的算法，計(jì)算出下一次正確從IC卡中讀入數(shù)據(jù)的地址和數(shù)據(jù)格式并寫入IC卡。下一次在購買用氣量時(shí)，煤氣公司的IC卡讀寫器會(huì)根據(jù)IC卡中的信息，將用戶所購買的用氣量按約定地址和格式寫入IC卡。從上述可知數(shù)據(jù)讀出之后IC卡即便完全復(fù)制成被讀出以前的樣子仍不能使燃?xì)獗碚_工作，從而達(dá)到保密的目的。但此方法仍不是十分可靠。因?yàn)榉羌用艿拇鎯?chǔ)器卡中的內(nèi)容是可以不受限制地隨意讀取。不法分子可以拿剛購買了用氣量的IC卡用通用編程器將其中的內(nèi)容讀出保存起來，然后將該IC卡插入燃?xì)獗恚琁C卡中的內(nèi)容將被讀出，同時(shí)被寫入新的加密信息，再用通用編程器將此IC卡中的內(nèi)容讀出，反復(fù)多次以后，比較各次IC卡中內(nèi)容的變化就可能找出其規(guī)律，最后就可能破解加密算法，進(jìn)行非法復(fù)制IC卡，牟取不法利益。后果非常嚴(yán)重，輕者使煤氣公司遭受一定損失，重者使投資數(shù)百萬建立的計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)崩潰。所以這里一定要采用帶有超長加密位和重試計(jì)數(shù)器的保密IC卡芯片X76F100。
   X76F100的主要技術(shù)特點(diǎn)：

• 64位密碼保護(hù)且讀寫密碼分開；
• 密碼由用戶編寫；
• 帶密碼重試計(jì)數(shù)器，只允許8次錯(cuò)誤密碼輸入；

• 2線串行接口及1M時(shí)鐘速率；
• 數(shù)據(jù)擦寫次數(shù)10萬次；
• 數(shù)據(jù)保存時(shí)間100年。

3.3 單片機(jī)、EEPROM及顯示部分

   目前市面上供貨快捷，價(jià)格低廉，性能良好的單片機(jī)有LG公司的GMS97系列OTP（一次燒寫型）單片機(jī)，該系列型號(hào)齊全，用戶可根據(jù)自己的需要選一款資源、性能剛好滿足要求的型號(hào)就行了，這樣硬件資源利用最充分，成本也就降低了?，F(xiàn)在有些單位由于考慮到低功耗的原因選用MICROCHIP公司的單片機(jī)，其工作電流為2mA，而GMS97L51的工作電流為11mA。但在燃?xì)獗碇锌刹捎密浖陀布嘟Y(jié)合的方法使單片機(jī)長期處于睡眠狀態(tài)，使其長期工作的平均電流與PIC系列單片機(jī)一樣,甚至更低。單片機(jī)采用GMS97L51,由于該芯片有32個(gè)I/O口，故信號(hào)采集、閥門控制、IC卡讀寫及LCD顯示均可完成，不需另擴(kuò)I/O口，故存儲(chǔ)器可采用帶看門狗、上電復(fù)位和512字節(jié)EEPROM的X25045。其看門狗溢出時(shí)間有4檔可選：禁止，200ms，600ms，1.4s。上電復(fù)位脈沖的寬度為200ms，因此可采用看門狗每隔200ms產(chǎn)生一次復(fù)位，加上上電復(fù)位所需的200ms，即每隔400ms單片機(jī)從睡眠模式中喚醒進(jìn)行檢測、控制和顯示，運(yùn)行時(shí)間只有10ms左右，再進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到下一次被喚醒，由于燃?xì)獗淼挠?jì)數(shù)速度很慢，其最小的計(jì)量刻度也需幾秒，因此上述方法是完全可行的。
   燃?xì)獗盹@示采用LCD，電池低壓報(bào)警和提醒用戶購買用氣量可采用蜂鳴器。

3.4 電磁閥部分

   在IC卡燃?xì)獗碇?，?dāng)氣量用完后或電池電壓過低時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉氣閥。此電磁閥要求功耗很低，閥體全密封，內(nèi)部密封用橡膠均有抗腐蝕，抗老化的性能，保證長期工作的可靠。閥門的開啟和關(guān)閉均由燃?xì)獗韮?nèi)部的電容的貯能供電，若閥門在開啟狀態(tài)更換電池時(shí)，燃?xì)獗韺⑹紫汝P(guān)閉氣閥。閥門只是在開啟和關(guān)閉的過程中才耗電，平時(shí)不耗電。通過改變電磁閥中電流方向來控制電磁閥的關(guān)閉和開啟。