CN101546454A - 一种分布式单机工作感应卡水控器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节水控制装置，特别是一种适用于非联网的集体宿舍、集体公寓等多人共室各自付费的非接触式IC卡节水控制装置。本发明一种分布式单机工作感应卡水控器，它包括射频IC卡(1)，主机(3)，主机(3)上设置的感应天线(2)、显示器(4)、键盘按键(7)，与主机(3)相连的电磁水阀(5)和流量计(6)以及主机(3)内的电路板(8)。本发明具有单机工作、实时自助挂失可补余额、自助解挂、自助修改用户个人密码、刷卡出水、拿卡关水、“一机一卡”或“一机多卡”两种应用模式灵活选用等功能特点。

Description

一种分布式单机工作感应卡水控器

技术领域

本发明涉及一种节水控制装置，特别是一种适用于非联网的集体宿舍、集体公寓等多人共室各自付费的非接触式IC卡节水控制装置。

背景技术

目前，市场上有各式各样的IC卡节水控制系统，归纳起来可分为两种，一种是联网型IC卡水控系统，其优点是可实时通信，从而实现实时挂失、实时解挂、交易数据实时上传下达，而其缺点是需要穿墙布线联网，组网困难，影响外观，大规模组网需要多台计算机，费用高，同时由于小额交易特点，数据量大，数据管理麻烦；另一种是脱机型IC卡水控系统，其优点是不用布线联网，数据量少，数据管理容易，而其缺点是由于不能实时挂失和解挂，不能实时上传交易数据，因而不能实时掌握IC卡上的余额，持卡人丢失IC卡后补办IC卡，不能补回原卡余额，给持卡人造成直接经济损失。而现实中，大型企业和学校人数众多，集体宿舍、集体公寓往往分布较散，不宜联网，而采用现有脱机型IC卡水控系统，持卡人卡上金额没有安全保障，因而迫切需要一种既避免布线联网又能保障持卡人利益的新型的分布式单机工作水控器。

发明内容

本发明公开一种分布式单机工作感应卡水控器。

本发明的目的是通过如下途径实现的：一种分布式单机工作感应卡水控器，它包括射频IC卡，主机，主机上设置的感应天线、显示器和键盘按键，主机内设置的包括射频单元、存储单元、CPU单元、显示驱动电路和电源电路组成的电路板，以及与主机相连的流量计和电磁水阀。所述射频IC卡以电磁感应方式与感应天线相连，所述感应天线与主机内电路板上的射频单元直接连接，所述射频单元和存储单元又都与CPU单元直接连接，在程序控制下实现对射频IC卡的读写操作和各种信息及数据的存储操作。所述CPU单元通过显示驱动电路与主机上设置的显示器连接，用于显示数据。所述CPU单元又与键盘按键和流量计连接，用于输入数据和读取水流量。所述CPU单元还通过水阀驱动电路与电磁水阀连接，实现水阀开关控制。所述电源电路与CPU单元连接，为CPU单元和射频单元供电，其它电路部分的供电受CPU单元控制，实现低功耗设计。

本发明分布式单机工作感应卡水控器，它解决了现有的脱机型IC卡水控系统不能实时挂失和解挂，补办IC卡不能补回原卡余额，给持卡人造成直接经济损失的问题。

本发明功能特点如下：

1.单机工作，不需要穿墙布线联网，安装调试非常方便，组建系统不受地域限制。

2.合法正常的射频IC卡靠近感应天线时，打开电磁水阀，开始按流量计费并每秒从射频IC卡扣减金额一次，拿开射频IC卡后立即关闭电磁水阀。

2.持卡人丢失射频IC卡后可实时自助挂失，如果找回后又可及时解挂。

3.补办新的射频IC卡后，可补回原射频IC卡的剩余金额。

4.可随时修改用户个人密码。

5.具有“一机一卡”或“一机多卡”两种应用模式。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明外观结构示意图；

图2为本发明电路板构成图；

图3为本发明收费刷卡程序流程图；

图4为电源电路原理图；

图5为CPU单元原理图；

图6为射频单元原理图；

图7为存储单元原理图；

图8为水阀驱动电路原理图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明分布式单机工作感应卡水控器，它包括射频IC卡1，主机3，主机3上设置的感应天线2、显示器4、键盘按键7，与主机3相连的电磁水阀5和流量计6以及主机3内的电路板8构成。如附图2所示，上述电路板8包括射频单元81，存储单元82，CPU单元83，显示驱动电路84，电源电路85和水阀驱动电路86构成。

上述射频IC卡1以电磁感应方式与感应天线2相连，感应天线2与射频单元81相连，射频单元81又与CPU单元83连接，在程序控制下实现对射频IC卡1中类别标识、身份信息和金额数据的读取和写入。上述存储单元82与CPU单元83连接，用来保存各射频IC卡1最近10次的交易记录，并备份保存射频IC卡1中的身份信息和金额数据。上述显示器4与显示驱动电路84连接，显示驱动电路84又与CPU单元83连接，在程序控制下实现身份信息、输入输出信息的显示。上述流量计6与CPU单元83连接，在程序控制下实现对水流量数据的读取。上述电磁水阀5与水阀驱动电路86连接，水阀驱动电路86与CPU单元83连接，在程序控制下实现对电磁水阀5的打开和关闭控制。上述键盘按键7与CPU单元83连接，实现数据输入操作。上述电源电路85与CPU单元83连接，为CPU单元83供电，其它构成部分的供电受CPU单元83控制，实现低功耗设计。

射频IC卡1的类别包括初始化卡、设置卡、测试卡和用户卡四种，它们由发卡中心发行。其中初始化卡、设置卡和测试卡由系统管理维护人员持有，用来对本发明进行参数设置和维护操作。射频IC卡1在发卡中心开户发行为用户卡时，格式化写入了单位密钥、适用机号、卡号、姓名、证件号码、卡序号、用户密码、卡金额、最大卡充值序号、最近五次卡充值序号及对应各次充值额等信息，卡金额为开户发卡时充入的现金额，最大卡充值序号为1，第一至五次充值额均为0。

射频IC卡1以电磁感应方式与感应天线2相连时，CPU单元83执行收费刷卡程序，如附图3所示，CPU单元83首先对其进行合法性验证，如果不合法则报警，如果合法则读取类别标识。如果识别为初始化卡，则经管理操作人员确认后把存储单元82中数据清空；如果识别为设置卡，则把系统参数写入存储单元82中，并可设置机号，也保存于存储单元82中；如果识别为测试卡，则直接打开电磁水阀5；如果识别为用户卡后，读取其适用机号并与存储单元82中保存的机号比较看是否匹配，如果不匹配则报警禁止使用，如果匹配再读取其卡号，判别本发明内是否有卡机配对标识。如果本发明内没有卡机配对标识，则自动进行初次卡机配对操作：首先把射频IC卡1中卡金额与第一～五次充值额之和写入射频IC卡1的卡金额位置，再把第一至五次充值额位置写为0，然后把射频IC卡1中的全部信息备份保存到存储单元82中。卡机配对完成后，显示卡金额，并打开电磁水阀5，开始按流量计费并从射频IC卡1中扣减金额，同时把射频IC卡1中剩余金额保存到存储单元82中。如果本发明内有卡机配对标识，则读取射频IC卡1中最大卡充值序号，将其与本发明内保存的已配对最大卡充值序号比较，如果两者相等，则表明此卡已卡机配对，则直接显示卡金额，并打开电磁水阀5，开始按流量计费并从射频IC卡1中扣减金额，同时把射频IC卡1中剩余金额保存到存储单元82中；如果射频IC卡1中最大卡充值序号小于本发明内保存的已配对最大卡充值序号，则报警提示为已挂失并补办过的作废卡；如果射频IC卡1中最大卡充值序号大于本发明内保存的已配对最大卡充值序号，则表明上次成功卡机配对后又补了卡或/和充过值，在发卡中心新补办射频IC卡1时单位密钥、适用机号、卡号、姓名、证件号码和用户密码等信息不变，而最大卡充值序号加1，卡金额为0，射频IC卡1中第一～五次充值额位置写入最近五次充值的卡充值序号及充值额。此时在本发明刷卡则自动进行非初次卡机配对操作：首先把射频IC卡1中卡充值序号大于已配对最大卡充值序号的各次充值额之和加上本发明内保存的卡金额再写回射频IC卡1中，再把第一～五次充值额位置清为0，然后把射频IC卡1中的全部信息备份保存到存储单元82中。

为了防止同时发生卡丢失和机器初始化操作，造成无法确知卡余额的问题，采取了如下措施解决：(1)当某台本发明出现故障需要初始化时，发行针对本发明机号的初始化卡，系统软件自动禁止该机号本发明的用户卡补办新卡，只有该初始化卡拿回来注销后才允许补办新卡。(2)管理人员在本发明刷初始化卡之前，首先确认本发明的用户卡是否都在持卡人手中，如果有卡丢失，则不得初始化本发明；(3)在本发明刷入初始化卡时，CPU单元83自动判别本发明存储单元82是否已更换了新器件，如果已更换则允许初始化操作；如果没更换，则判别内存储单元82有无挂失卡号，如果有，则自动禁止初始化操作。

本发明的挂失工作过程如下：本发明处于正常工作状态，丢卡者先输入要挂失的卡号，再按“挂失”键，本发明判别其是否已挂失，如果已挂失，则提示“LOSS”，2秒后自动返回到正常工作状态；如果没有挂失，提示“PaSS”，此时丢卡者输入用户个人密码，再按“挂失”键，本发明校验密码，密码不正确则报警提示“Err”，2秒后自动返回到正常工作状态；密码正确则本发明提示“Succ”，表示挂失成功。

本发明的解挂工作过程如下：本发明处于正常工作状态，解挂者先按“解挂”键，本发明提示“Card”，再刷入要解挂的卡，本发明判别其是否为挂失卡，如果不是挂失卡，本发明提示“No”，持卡人拿卡后返回到正常工作状态；如果是挂失卡，本发明提示“PaSS”，此时解挂者输入用户个人密码，再按“解挂”键，本发明校验密码，密码不正确则报警提示“Err”，持卡人拿卡后返回到正常工作状态；密码正确则本发明提示“Succ”，表示解挂成功，请解挂者拿卡。

本发明修改用户个人密码的工作过程如下：持卡人同时按住“挂失”和“解挂”键，本发明提示“Card”，持卡人刷入要修改用户个人密码的卡，本发明提示“1PaSS”，持卡人输入原密码，本发明校验原密码，原密码不正确，本发明仍提示“1PaSS”，持卡人再次输入原密码，本发明再次校验原密码，最多允许输三次，三次密码不正确则报警，持卡人拿卡后返回到正常工作状态；如果原密码正确，本发明提示“2PaSS”，持卡人输入新密码，本发明再次提示“2PaSS”，持卡人确认输入新密码，两次输入相等，则改写用户个人密码到射频IC卡1和存储单元82中；两次输入不等，则不改写，本发明报错提示“Err”，持卡人拿卡后返回到正常工作状态。

如附图4所示，电源电路85采用型号为LM2575-5的Q11作为稳压器。Q11的第1脚与D6阴极、C33正极、R1的一端连接，C33另一端接地，R1另一端接稳压管D20的阴极、C50正极和C51的一端，D20、C50、C51另一端接地，R1与D20阴极的连接点CpuPower输出DC+5.1V作为CPU的供电电源。D6阳极与插接座PowerIn的2脚连接，插接座PowerIn的1脚接地，DC+12V从插接座PowerIn输入。Q11的第2脚与D10阴极和L1一端连接，D10阳极接地，L1另一端与C16正极、C14正极和Q11第4脚连接，Q11的第3脚接地，Q11第5脚与来自CPU单元83的电源控制端PowerControl连接。L1与C16正极连接点即VCC端与其它各单元电路电源正端连接。VCC端还与LRF1和LRF2的一端连接，LRF1另一端与C17、C19、C21正极连接，作为射频单元81的TVDD供电端，C17、C19、C21另一端接地；LRF2另一端与C18、C22、C20正极连接，作为射频单元81的AVDD供电端，C18、C22、C20的另一端接地。

如附图5所示，CPU单元83采用型号为W78E58B的U6作为中央处理器，U6的第40脚与电源电路85的CpuPower端连接，实现U6供电。U6的第10脚与电源电路85的PowerControl端连接，即控制Q11的第5脚，在程序控制下U6的第10脚可输出高电平或低电平：当U6第10脚输出低电平时，电源电路85输出VCC为+5V给其它各个单元电路供电；当U6第10脚为高电平时，电源电路输出VCC为0V，其它各个单元电路不工作，从而实现了低功耗设计。U6的第1、2、3、4脚分别接水阀驱动电路的SwitchC、SwitchH、PolarityH、PolarityC输入端连接，分别实现冷水水阀、热水水阀、热水水阀极性转换、冷水水阀极性转换等控制。U6的6、7、8脚与显示驱动电路84连接，U6的9脚接复位信号端，U6的11、12、13、16、17脚分别与射频单元81的MFCS、MfIrq、MfRst、WR、RD端连接。U6的32～39脚分别与U4的9～2脚连接，U6的30脚与U4的11脚连接，U6的21～28脚以及U4的12～19脚与存储单元82连接，实现数据存取。

如附图6所示，射频单元81采用型号为MFRC500的U2作为射频信号的转换及信号的编、解码。U2的1、32脚之间接13.56MHz晶振电路，U2的2脚接CPU单元83中U6的12脚，U2的6脚接电源电路85中的TVDD端子，U2的9、10、11脚分别接U6的11、16、17脚，U2的31脚接U6的13脚，U2的13～20脚与附图5中数据总线D0～D7连接，接口RE、TX2、TX1、GND与感应天线2连接，射频IC卡1则以电磁感应方式与感应天线2连接，在程序控制下实现对射频IC卡1中数据的读写以及交易数据的机内存取。如附图7所示，存储单元82采用型号为628128B的集成电路U5和型号为AT24C1024的集成电路U7，分别用于扩展内存和数据掉电保存。

如附图8所示，水阀驱动电路86中U11用来驱动冷水水阀，U12用来驱动热水水阀。J5、J6分别用来实现脉冲式冷水水阀和脉冲式热水水阀的极性转换。CPU单元83中SwithC端子通过R16连接Q6的基极，Q6集电极接地，Q6发射极接U11的2脚，U11的5脚接VCC，U11的6脚与C29正极和L2的一端连接，C29负极接地，L2另一端接VCC。CPU单元83中PolarityC端子通过R17连接Q7的基极，Q7集电极接地，Q7发射极接J5的1脚，J5的8脚接VCC，J5的7脚与U11的3脚连接，J5的2脚接地，J5的6、4脚都与OutC的2脚连接，J5的3、5脚都与OutC的1脚连接，OutC通过电缆连接电磁水阀。如果采用电平式电磁冷水阀，当有射频IC卡1靠近射频单元81且认证通过时，在程序控制下CPU单元83中SwithC、PolarityC端子都为低电平，Q6、Q7导通，U11的6、3脚接通，J5的7、5脚接通，J5的2、4脚接通，VCC通过U11的6、3脚和J5的7、5脚加到电平式电磁冷水阀，使其打开放水；当射频IC卡1拿开时，在程序控制下CPU单元83中SwithC、PolarityC端子都为高电平，U11的6、3脚断开，J5的7、5脚断开，电平式电磁冷水阀因断电而关闭。如果采用脉冲式电磁冷水阀，当有射频IC卡1靠近射频单元81且认证通过时，在程序控制下CPU单元83中PolarityC端子输出高电平，Q7导通，J5的7、5脚接通，J5的2、4脚接通，而CPU单元83中SwithC端子输出正脉冲，通过U11的6、3脚和J5的7、5脚加一个正脉冲到脉冲式电磁冷水阀，使其打开放水；当射频IC卡1拿开时，在程序控制下CPU单元83中PolarityC端子输出低电平，Q7截止，J5的7、6脚接通，J5的2、3脚接通，而CPU单元83中SwithC端子输出正脉冲，通过U11的6、3脚和J5的7、6脚加一个负脉冲到脉冲式电磁冷水阀，使其关闭。热水阀的驱动电路主要由Q8、U12、Q9、J6组成，驱动原理与冷水阀相同。

目前已研制成功的本发明，性能稳定，使用方便，财务安全，具有非常好的应用前景。

Claims (3)

1.一种分布式单机工作感应卡水控器，它包括射频IC卡(1)和主机(3)，其特征在于：

主机(3)上设置有感应天线(2)、显示器(4)、键盘按键(7)，电磁水阀(5)和流量计(6)与主机(3)连接；主机(3)内设有电路板(8)；

上述的电路板(8)由射频单元(81)，存储单元(82)，CPU单元(83)，显示驱动电路(84)，电源电路(85)和水阀驱动电路(86)构成；

上述的射频IC卡(1)与感应天线(2)相连，感应天线(2)与射频单元(81)相连，射频单元(81)与CPU单元(83)连接，在程序控制下实现对射频IC卡(1)中合法标识、机卡配对标识、类别标识、身份信息和金额数据的读取和写入。

2.根据权利要求1所述的分布式单机工作感应卡水控器，其特征是：存储单元(82)与CPU单元(83)连接，实现各射频IC卡(1)交易记录保存及备份射频IC卡(1)中的身份信息和金额数据。

3.根据权利要求1所述的分布式单机工作感应卡水控器，其特征是：键盘按键(7)与CPU单元(83)连接，实现机号设置、自助挂失、自助解挂、自助修改个人密码操作功能。

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