1、IC卡自动加油机的设计学校： 长春工业大学学院： 人文信息学院系别： 自动化学生： 张瑞晟指导教师：盛立峰日期： 2012年6月5日一、题目来源以及选题意义l 本设计是一种IC卡自动加油机。它是基于IC卡技术、单片机技术和电子技术，辅以各种功能的接口电路设计的具有自动计量、自动收费和统计功能的IC卡加油机。用户凭发放的“油量储值IC卡”加油，管理人员通过“油量统计IC卡”对油量的使用情况进行管理，取代了传统的人工登记、结算的管理方式，实现了加油与管理的自动化。l IC卡是近几年才出现的新型卡片，在卡片上主要嵌有IC（EEPROM，还有CPU）。由于它保存的信息比较可靠安全、可以高达几万次的读写
2、,所以大量应用于公交车票 、饭票 、保健卡、收费系统等。 二、IC卡自动加油机的工作原理：l 当用户插入一张有效的IC卡，系统会提示输入密码，用户在键入正确的密码之后，即可输入购油量，在确认卡上剩余金额充足的情况下，开启自动加油机中油泵电机和出油电磁阀，开始加油过程。加油时，涡街传感器输出的电脉冲信号通过光电隔离、A/D转换后送至微处理器，微处理器发出控制信号，经晶体管功放带动继电器来控制油泵电机的启停，实现自动加油。l 根据用户需要，加油通常有两种方式：非定量加油和定量加油。本设计主要完成的功能原理图：三、方案的确定l 本设计采用了安全性较好的SLE4442 IC卡。它采用I2C总线，支持I
3、SO 7816同步传送协议，芯片采用NMOS工艺技术。含有256字节的多存储器结构的用户区，能满足大部分应用领域的要求，每个字节的擦写编程时间至少2.5ms，存储器具有至少10000次的擦写周期，数据保持时间至少10年.l 单片机选用性价比较高的AT89C51，它可应用于许多高性能的场合，兼容标准MCS-51指令系统。l 流量计选用测量范围宽、重复性好，且功耗小，便于实现远距离无损测量的SSK600型应力式涡街流量计。 l SSK600型应力式涡街流量计主要性能特点： 1) 量程宽，适用范围广； 2) 无可动部件； 3) 耐高温，最高可达350； 4) 可测液体、汽油和蒸汽； 5) 结构简单易
4、安装； 6) 输出15V脉冲信号，并与流量成正比； 7) 防爆型； 8) 电气连接简单，功耗低0.5 W； 9) 精度：液体1； 10) 电源1430V DC：11) 自动补偿滤波器：在工作状态时自动对脉动流 体产生的干扰信号进行过滤。 四、AT89C51的扩展l EPROM的扩展：AT89C51的P0口是分时复用的地址/数据总线，而且与I/O口线复用，为了将地址与数据总线分离开，以便片外电路的正确连接，需在片外加地址锁存器（74LS373）。对于片内无ROM的AT89C51单片机来说程序存储器的扩展是不可缺少的工作。本设计采用27256芯片扩展，通过地址锁存器74LS373与单片机相连。l
5、RAM的扩展：在实时数据采集和处理时，仅靠片内存储资源不够用，所以要进行片外RAM扩展，此处采用的芯片是DCM0064。l I/O口的扩展：T89C51单片机共有四个8位并行I/O口，但有时这些I/O口不能完全提供给用户。在实际应用系统设计中，往往供用户使用的I/O口是不够的，因此常常需要进行I/O口的扩展。 NVSRAM扩展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锁存器74LS373的引脚11(G端)是使能端，当G=1时，锁存
6、器的状态随数据端的状态变化而改变，即锁存器内容可更新；当G由1变0时，低8位地址被锁存起来。G与单片机ALE端相连。/0E端(引脚1)是输出使能端，/0E=O时，选通74LS373的输出缓冲器，使锁储器的内容送到输出端。/OE端始终接地，以保证三态缓冲器畅通。 AT89C51通过16位地址线能分别对外部64K程序存储器或64K数据存储器存储。数据存储器是用/RD、/WR选通。 EPROM的扩展电路图D0D1D2D3D4D5D6D7/OELEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q73478131417181112691215161974LS3735P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1
7、P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALE/EA/PSENAT89C51A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A4A5A3A2A1A0D6D5D3D4D2D1D0D7/OED7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0G/OEVCCVCCP2.027256+5VGNDVCC/CEGND74LS373地址锁存器用27256进行扩展I/O口的扩展/RD/WRP2 .1P2 .0P0 .0P0 .7ALER STAT89 C5 181 55/RD/WR/CSIO/MAD0AD7ALER ESETPA0-PA7PB 0-PB 7PC 0-PC
8、 5可编程接口芯片选择的是8155，内包含有256字节RAM，2个可编程的8位并行接口PA、PB,1个可编程的6位并行接口PC和1个14位定时计数器。 /CE是片选信号线，低电平有效。ALE是地址及片选信号锁存线，高电平有效，其后沿将地址及片选信号锁存到器件中。 五、键盘接口电路S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16+5V89C518155ALE/RD/WRP0P1.1ALE/RD/WRADIO/MPCPA.0PA.1PA.2PA.35.1K*4l 由于AT89C51单片机本身提供的I/0口线在本设计中不足以满足要求，所以选择采用可编程的8155来扩展A
9、T89C51的I/0接口。l 本设计采用矩阵式非编码键盘，用I/0口线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上，为4*4形式， 六、数据采集电路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根据IC卡的电气特性设计的IC卡接口电路原理图，其中T0(单片机作为常规输出)提供
10、串行时钟输入信号：串行I/0通过单片机的P2.6实现，T1(89C51作为常规输入)检测IC卡的供电情况，为保护IC卡我们采用了限流供电措施，卡座中有否IC卡由单片机INT1(同样作为常规输入)来检测，并且当IC卡插入后微动开关(SW1-SW2)吸合，LED亮，反之LED灭。八、后向通道电路: l AT89C51单片机通过P2引脚输出控制信号，通过晶体管功率放大器9013后带动12V低压继电器，由继电器控制油泵电机的启停，以实现自动加油.l 固体继电器(Solid State Relay)是利用现代 微电子技术与电力电子技术相结合而发展起来的一种新型无触点电子开关器件。它可以实现用微弱的控制信
11、号(几毫安到几十毫安)控制0.1A直至几百A电流负载，进行无触点接通或分断。固体继电器是一种四端器件，两个输入端，两个输出端。输入端接控制信号，输出端与负载、电源串联，SSR实际是一个受控的电力电子开关。 R1R2QPNP+12VVCCVCC-+220V89C51P2.0SSR油箱九、“看门狗” 电路 l “看门狗”电路是为了提高单片机系统运行的可靠性而设计的，因为系统受到干扰后可能出现程序跑飞现象，以致“死机”，影响到系统下常工作，甚至涉及到设备及人身安全。l 由MAX705组成了一个“看门狗”后，除了要充分利用CPU本身的看门狗定时器外，还需要外加看门狗电路，这样就可以很好的克服加油机在运
12、营中的各种干扰因素的影响。复 位RVCC/WRRESET/WD0WDI/PFOVCCRSTP0.1P0.2INT0MAX705十、软件的设计:主程序流程图主程序流程图 键盘扫描程序流程图键盘扫描程序流程图 开 始有 键 闭 合吗 ？调 延 迟 子程 序确 认 键 是 否 闭 合判 断 闭 合键 的 键 号闭 合 键 释 放 否输 入 键 号返 回调 显 示 子程 序NYNYNYIN026IN127IN228IN31IN42IN53IN64IN75ref(-)16ref(+)122-2202-3192-4182-582-6152-714msb2-121lsb2-817EOC7A25C23B24A
13、LE22ENABLE9START6CLOCK10U2ADC0809B0B1B2B3B4B5B6B7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7U107407A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122OE22WE27CS226CS120D011D112D213D315D416D517D618D719DCM0064D011D112D213D315D416D517D618D719A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122OE22CE20VPP127256AD012AD113AD214AD315
14、AD416AD517AD618AD719CE8RD9WR10IO/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 12C130pFC230pFU6
15、U7+5+5S7S11S15S8S12S16S5S9S13S6S10S14PA0PA1PA2PA3PC0PC1PC2PC35.1K*4+5+5LED12R12R11R10R9+5VCC1NC2SCL3NC4SW15SW26NC7SDA8NC9GND10U5IC卡 卡 座VCC+5U8R13SSR+ +-+-继 电 器 SSR220V油 泵 涡 街 流 量 计安 全 栅/WR1VCC2GND3PF14/FP05WD16/RST7WD08+5a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS7a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS6a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpa1b2
16、c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS5a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS4a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS3a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS2a1b2c3d4e5f6g7dp8VCC9dpDS1DS87407*2VCC100*8100*9aaaaaaa b b b b b b b b c c c c c c c cddddd dddeeeeeeeeffffffffggggggggdaB0B1B1B3B4B5B6B7B2B0B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B8B0B1B2B3B4B5
17、B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9Q1NPNPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7+5+12VU4MAX705Q02Q15Q26Q39Q412Q515Q616Q719GND10VCC20OE1LE11D03D14D27D38D413D514D617D718U3 74LS373p1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD010P3.111P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.616P3.717RST9ALE30
18、EA31PSEN29GND20VCC40P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728X218X119U189C51+5VccR15Q2NPNR14题 目纸 型日 期文 件IC卡 自 动 加 油 机B4姓 名张 瑞 晟指 导 教 师盛 立 峰总 结l 本论文初步完成了对IC卡自动加油机的软硬件部分设计，主体思想是以89C51单片机为核心设计成的IC卡自动加油机，它基于IC卡技术、单片机技术和电子技术，辅以各种功能的接口电路设计的具有自动计量、自动收费和统计功能的。在电路设计中，考虑到各种扰动信号的干扰和对系统稳定性保护，采用了光电隔离、看门狗电路、防抖动设计等，保障了操作的安全和稳定的运行。l IC卡自动加油的设计中拥有数据存储可靠性高、软件保密性好、精度高、功能强、实用简单等特点，易于操作，能取代人工操作的繁琐，可提高加油效率，为加油者节约时间。
