膜式燃气表主机系统
IC卡燃气表的主机系统主要由低功耗的中央微处理器(CPU芯片构成的智能单片机机小系统)、安全认证模块、数据存储器及电源电路、执行机构驱动电路、显示器驱动电路、蜂鸣器驱动电路、保护电路等外围电路和软件构成，形成了一个智能化的计算机小系统。利用该智能小系统资源，可以将接收到的量值脉冲信号进行计量计费处理及判断是否出现过流量事故并采取相应的保护措施；将接收到的磁干扰信号或燃气泄漏报警信号进行处理并采取相应的保护措施；将各种信息进行存储；拒绝非法入侵；判断掉电故障并采取保护措施；通过IC卡这一通信介质将各种信息与外界实现交互通信；驭动执行机构、显示器、蜂鸣器等各功能模块或装置进行工作。
以单片机(single-chip microcomputer)为核心的小系统(图8一32)。单片机开发技术较成熟，而且价格便宜。
单片机虽然是一个五脏俱全的微型计算机，但由于本身没有开发能力，必须借助开发工具来开发应用软件以及对系统硬件进行诊断。另外，由于通常开发单片机系统时，常选用片内无ROM的供应状态芯片，即使构成最小系统也必须在外部配置EPROM电路。如系统较复杂时，还要进行系统的扩充与配置。
要开发一个较完整的单片机产品时，必须完成以下三部分工作：
(1)硬件电路的设计、组装、调试。
(2)应用软件的编制、调试。
(3)应用软件的链接、固化、脱机(脱离开发装置)运行。
一般来讲，为了安全起见，IC卡燃气表不采用高压的交流电供电系统，而大多数采用直流电池低压供电方式，这就要求IC卡燃气表的主机系统必须有超低功耗的中央徽处理器。一般由生产厂商定做的专用的超低功耗的超大规摸集成中央微处理器(CPU芯片)，在一个超大规模集成电路芯片集成了CPU中央微处理器、I/O输入枪出接口电路、A/D模拟/数字转换器、D/A数字/模拟转换器、RAM数据存储器、EPROM可擦写程序存储器、LCD显示器驱动电路、蜂鸣器驱动电路、保护电路等外围电路，就是一个名副其实的单片机系统。在一个超大规模集成电路芯片集成外围电路尽可能多，电路的功耗尽可能低，而且提高
了系统的稳定性和抗干扰性能，简化了计算机系统硬件设计和硬件的焊接、调试，优点是显
著的。应用软件开发调试成功定型后，也一起烧结固化在主芯片上，相对提高了IC卡燃气
表的主机系统的产品质量和稳定性，适合于批量生产。也有的制造商采用内嵌大容最高速
Flash存储器的16位中央处理器，可为一卡通系统提供软件安全升级，并且在意外掉电时
能存储完整的用户资料。也有的制造商采用PIC单片机为中央处理器，PIC单片机是Mi-
crochip公司近年来推出的新型单片机系列。它采用先进的RISC技术，具有低价格、低功
耗、高性能、全静态、易使用等特点，目前已在仪器仪表、工业自动化、计算机通信以及民
用产品等领城得到广泛应用。采用PIC系列中的主流型号PIC16C57作为电路系统的控制核
心。该单片机在静态时处于低功耗睡眠状态，功耗小于3μA。当接收到计量脉冲或有IC卡操作时，单片机由睡眠态转为工作状态。也有的制造商采用NEC专用单片机为中央处理器。目前市面上供货快捷，价格低廉，性能良好的单片机有LG公司的GMS97系列OTP(一次烧写型)单片机，该系列型号齐全，生产厂商可报据自己的需要选一款资源、性能刚好满足要求的型号就行了，这样硬件资源利用最充分，成本也就降低了。现在有些生产厂商由于考虑到低功耗的原因选用MICROCHIP公司的单片机，其工作电流为2mA，而GMS97L51的工作电流为11mA。但在燃气表中可采用软件和硬件相结合的方法使单片机长期处于睡眠状态，使其长期工作的平均电流与PIC系列单片机一样，甚至更低。单片机采用GMS97L51，由于该芯片有32个I/O口，故信号采集、阀门控制、IC卡读写及LCD显示均可完成，不需另扩I/O口，故存储器可采用带看门狗、上电复位和512字节EEPROM的X25045。其看门狗溢出时间有4挡可选：禁止、200ms、600ms、1.4s。上电复位脉冲的宽度为200ms，因此可采用看门狗每隔200ms产生一次复位，加上上电复位所需的200ms，即每隔400ms单片机从睡眠模式中唤醒进行检测、控制和显示，运行时间只有lOms左右，再进入睡眠状态，直到下一次被唤醒，由于燃气表的计数速度较慢(相对于单片机运行速度而言)，其最小的计量刻度也需几秒，因此上述方法是完全可行的。
IC卡燃气表的主机系统具有以下待点：
(1)IC卡燃气表的主机拥有的CPU卡或逻辑加密卡，一般都可自动完成燃气流量数据的计量，能满足供气公司、银行等不同用户的接口要求。
(2)主机一般具备完善的系统自诊断功能，在IC卡燃气表出现故障时(CPU能正常工作)可在显示屏上显示“故障”信息，可通过燃气公司提供的信息卡，采集到表内各仲信息，以便对其故障做出正确判断并采取相应的措施。
(3)具有超过大流量，累积气量为零，非法攻击的保护性关阀功能。
(4)对无意查卡有一定的容错能力(允许有几次插错卡的机会)；对恶意插卡，表将自动关阀，并拒认用户卡。
(5)系统安全性高，采用逻辑加密卡，通信中双向数据认证，一表对一卡。
(6)卡与管理系统间可双工通信(双向传递信息)，以便管理系统了解用户用气情况。
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