IC卡有線電視收費(fèi)控制器的設(shè)計(jì)與研制

文章出處：http://coolbang.cn 作者：邢武等   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月22日

0 引言

    隨著IC 卡有線應(yīng)用技術(shù)的深人推廣，物業(yè)管理現(xiàn)代化水平的不斷提高，IC卡有線電視收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。IC卡有線電視收費(fèi)系統(tǒng)的出現(xiàn)，解決了過(guò)去有線電視行業(yè)收費(fèi)難、管理難的問(wèn)題，也使得用戶(hù)收費(fèi)方式更加方便、靈活。我們?cè)O(shè)計(jì)的IC卡有線電視收費(fèi)系統(tǒng)，它主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理軟件系統(tǒng)和用戶(hù)有線電視收費(fèi)控制器組成。本文主要介紹的是用戶(hù)有線電視收費(fèi)控制器的設(shè)計(jì)。

1 IC卡有線電視收費(fèi)控制器模式

    當(dāng)用戶(hù)將含費(fèi)IC卡(以日期形式存儲(chǔ))，插人收費(fèi)控制器后，雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器接通視頻信號(hào)，這時(shí)用戶(hù)可正常收視。當(dāng)交費(fèi)日期到達(dá)時(shí)，收費(fèi)控制器雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器斷開(kāi)視頻通道，這時(shí)用戶(hù)須重新持卡交費(fèi)。將含費(fèi)IC卡再次插人收費(fèi)控制器后，方可繼續(xù)收視。正常情況下，雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器處于接通狀態(tài)，用戶(hù)正常收視。只有當(dāng)特殊事件發(fā)生時(shí)，才會(huì)影響雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器通斷狀態(tài)。如圖1所示。

圖 1

2 IC卡有線電視收費(fèi)控制器組成與功能

    IC卡有線電視收費(fèi)控制器由低功耗單片機(jī)、雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器、串行日歷時(shí)鐘、非易失存儲(chǔ)器、液晶顯示、電源電壓檢測(cè)器、、電池組等組成(如圖2)。其中IC卡采用88SC 102加密卡，其特點(diǎn)為容量大，安全性好。

圖 2 IC卡有線電視收費(fèi)控制器

2.1低功耗單片機(jī)PIC 16C57

    PIC 16C57單片機(jī)具有低成本、高性能、低功耗、易編程等特點(diǎn)，平時(shí)處于睡眠狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)功耗<=1 µA。

    PIC 16C57單片機(jī)通過(guò)IC卡控制電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)IC卡讀寫(xiě)器操作，同時(shí)可將卡內(nèi)有用信息經(jīng)識(shí)別處理后存儲(chǔ)于非易失存儲(chǔ)器中，并定時(shí)對(duì)日歷時(shí)鐘和電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，將有關(guān)信息通過(guò)控制器接口在液晶上顯示出來(lái)。單片機(jī)輸出口與驅(qū)動(dòng)電路相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器的通斷控制。

2.2 雙穩(wěn)態(tài)視頻信號(hào)控制器開(kāi)關(guān)

    目前，對(duì)視頻信號(hào)通斷控制普遍采用繼電器或高頻電子開(kāi)關(guān)。繼電器在工作狀態(tài)時(shí)，需要較大的維持電流，還容易受電干擾、機(jī)械沖擊和振動(dòng)等而改變通、斷狀態(tài);普遍高頻電子開(kāi)關(guān)，無(wú)論采用分立元件或集成芯片，都會(huì)對(duì)有線電視信號(hào)產(chǎn)生不同程度的干擾或衰減，且在特高頻頻段內(nèi)難以有效關(guān)斷信號(hào)。

    針對(duì)以上問(wèn)題，我們研制了由直流微電機(jī)和一種特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的控制方法，可以理想地實(shí)現(xiàn)對(duì)有線電視信號(hào)可靠接通和關(guān)斷。在接通和關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，無(wú)功耗，而且通、斷狀態(tài)十分穩(wěn)定，除了通、斷控制信號(hào)外，其它電干擾、機(jī)械沖擊和振動(dòng)等都無(wú)法改變其通、斷狀態(tài)。采用該方法實(shí)施的有線電視信號(hào)控制裝置，在接通時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有線電視信號(hào)高保真?zhèn)鬏?在關(guān)斷時(shí)，能可靠關(guān)斷。表1為控制邏輯表，其中A,B為控制器的兩個(gè)電信號(hào)輸人端。

2.3 串行日歷時(shí)鐘

    IC 卡有線電視收費(fèi)器日歷時(shí)鐘采用可涓流充電的DS1302芯片，其應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。其中，單片機(jī)口線RB7, RB6, RBS分別與
DS13 02的RST,I/ 0和SCLK相連，Vcc2接主電源，Vcc I接3V備用電池。為防止備用電池電能下降，應(yīng)打開(kāi)涓細(xì)流充電器，向備用電池充電。當(dāng)主電源電壓下降或掉電時(shí)，自動(dòng)切換到備用電池供電。

圖 3 IC卡有線電視收費(fèi)控制器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

    在調(diào)試日歷模塊過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

    (1) 控制口線
    在DS13 02內(nèi)部三根控制口線RST,SCLK,I/O分別接有40k下拉電阻，保證在上電時(shí)RST為低電平。特請(qǐng)注意，數(shù)據(jù)輸人/輸出時(shí)，在SCLK的上升沿，I/0管腳為三態(tài)。

    (2) 晶體振蕩器
    晶振可選KDS7D規(guī)格，且為32.768kHz。晶振與DS 1302直接連接，無(wú)需外接其它元件，最好不要在振蕩器兩端并電容到地，以免影響計(jì)時(shí)精度。如果有精度誤差，可在振蕩器兩端并6µF左右的電容。要特別提醒的是，由于振蕩信號(hào)較弱，用普通示波器很難觀察到晶振的振蕩波形。

    (3) 初始化寄存器
    與日歷 、時(shí)鐘相關(guān)的寄存器共有7個(gè)，存放的數(shù)據(jù)為BCD碼形式。秒寄存器的第7位為時(shí)鐘暫停位，當(dāng)此位置為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停振，DS 1302進(jìn)人低功耗守候狀態(tài);置為0時(shí)，則時(shí)鐘振蕩器工作。初始化時(shí)要對(duì)全部7個(gè)寄存器(80h,82h,---,8ch)定義初值，否則，DS1302將在低功耗守候狀態(tài)。若采用涓細(xì)流充電，則涓細(xì)流充電器寄存器(90h)，可以定義初值為b7h，即選用一個(gè)二極管串8k電阻向備用電源涓細(xì)流充電。最大涓細(xì)充電電流為:

    Imax = ( 5 V一0.7V )/8 K= 0 .54 mA。為防止任何其它寄存器的誤寫(xiě)操作，可以將控制寄存器(8Eh)的第7位定義成寫(xiě)保護(hù)(即該位置1)0
2.4 數(shù)據(jù)非易失存儲(chǔ)電路

    非易失存儲(chǔ)器采用24LC01芯片，可用來(lái)長(zhǎng)期可靠存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)重要數(shù)據(jù)。用戶(hù)卡插人系統(tǒng)后，卡內(nèi)密碼、卡號(hào)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)將以密文形式通過(guò)單片機(jī)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24LC01中。用戶(hù)使用時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)也將隨時(shí)被準(zhǔn)確記錄于存儲(chǔ)器24LC01中。

2.5 降壓監(jiān)測(cè)電路

    降壓監(jiān)測(cè)采用S80751，當(dāng)系統(tǒng)電池電壓在正常值時(shí)，電壓監(jiān)測(cè)芯片580751的輸出腳1腳為高，當(dāng)系統(tǒng)電池電壓低于5.1V時(shí)，電壓監(jiān)測(cè)芯片580751的輸出腳1腳變?yōu)榈?。單片機(jī)檢測(cè)到低電平后，將控制液晶顯示欠壓，以提醒用戶(hù)更換電池。

2.6 電池盒拉開(kāi)狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路

    當(dāng)電池盒關(guān)閉時(shí)，保護(hù)電路輸出端為高電平;當(dāng)電池盒拉開(kāi)時(shí)，保護(hù)電路輸人端為低電平。單片機(jī)監(jiān)測(cè)到低電平后，將視頻信號(hào)切斷，直到電池安裝好并將電池盒推人表內(nèi)，保護(hù)電路輸出端重新變?yōu)楦唠娖胶髥纹瑱C(jī)才會(huì)重新將視頻信號(hào)接通。

2.7 液晶及聲光報(bào)警電路

    液晶采用PHILIP標(biāo)準(zhǔn)12C通訊模塊制作，可顯示欠壓、欠費(fèi)、視頻信號(hào)切斷、卡誤四種信息狀態(tài)及其任意組合。聲光報(bào)警電路采用高亮LED和高響蜂鳴器，由單片機(jī)控制發(fā)出聲光報(bào)警。

3 軟件主流程圖

軟件采用PIC 16C5X框圖如圖4所示。

作者簡(jiǎn)介：
中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所    邢武 陳家林 龍飛 李鋒 姚玉寶 唐冰

【參考文獻(xiàn)】
DS1302T rickleC hargeT imekeepingC hip.D ALLASS emiconductor Corpomtion,1999
蔡純潔，邢武編.PIC16/17單片機(jī)原理和應(yīng)用.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1997