專利名稱：多用戶用電終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)付費用電控制裝置，特別是一種多用戶用電終端。
目前國內(nèi)外預(yù)付費用控制裝置都是預(yù)付費電度表的一部分。這些用電控制裝置由于使用對象的原因，只能對一個特定的用戶進行電能計量并根據(jù)該特定的用戶的媒介卡輸入的購電量進行用電控制。對同一張?zhí)囟ǖ馁忞娒浇榭ǖ亩啻钨忞娏康妮斎胫荒茉跈C內(nèi)進行累加，而不能分別儲存，也不能對任何一次輸入的購電量進行“撤消”，在機上返寫入原用戶媒介卡中儲存，也就是說不能在機上進行現(xiàn)場交易?，F(xiàn)行的預(yù)付費電度表的用電控制裝置將數(shù)據(jù)存儲于不依賴電源的E2PROM或磁記錄器中，因而用電控制電路中不設(shè)時鐘日歷電路，這些電路需依賴電源或備用電源不間斷地計時和變更日歷，因而現(xiàn)行預(yù)付費電度表的控制裝置不能記錄與時間有關(guān)的用電數(shù)據(jù)，不能設(shè)置規(guī)定的時刻(零點抄表日)之前的一個月內(nèi)的用電累計數(shù)據(jù)，因而電力部門也無法計算一個月內(nèi)的實發(fā)電數(shù)和實用電之差(稱之為線路損失)，也不能按用電的高峰、低谷劃分不同的電價時段，不能分別收取電費，也不能根據(jù)一個月內(nèi)用電超過一定的限度而實行優(yōu)惠電費費率，鼓勵用電等的電力市場化措施。
另一方面目前預(yù)付費用電控制裝置的用戶媒介卡讀寫器與內(nèi)部電路共用一個電源，內(nèi)部電路與用戶媒介卡讀寫器電路之間的數(shù)據(jù)交換通過直接電的聯(lián)系來進行的，因而一旦用戶媒介卡讀寫電路遭到惡意攻擊而短路或高電壓擊穿，內(nèi)部控制電路也被損毀而失去控制。現(xiàn)行的預(yù)付費用電控制裝置的數(shù)據(jù)加密是依賴于加密IC卡集成電路而實現(xiàn)的。沒有設(shè)置專用的加密保護電路沒有專用DES算法程序，較易破譯，數(shù)據(jù)運行的安全性不高。
本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)付費用電控制裝置，特別是多用戶用電終端，它為公共用電設(shè)施的多用戶以及臨時用電戶提供一種預(yù)付費的結(jié)算電費到戶的用電控制裝置，并且防止不良用戶的竅電行為以及實施分時段收費和零點抄表的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種預(yù)付費用電控制裝置，特別是一種多用戶用電終端，它包括有用戶媒介卡讀寫器和相應(yīng)的用戶讀寫媒介卡、人機接口電路、微處理器以及受微處理器控制的斷路器、顯示器及狀態(tài)指示器。在微處理器中設(shè)置有用電處理程序和用戶卡處理程序，用戶媒介卡讀寫器與微處理器之間設(shè)有雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，人機接口電路與微處理器的P27端口相連。微處理器P32接口接收來自電能計量單元產(chǎn)生的電能計量脈沖并作計數(shù)和處理。當用戶將已購有一定用電量的用戶讀寫媒介卡插入用戶媒介卡讀寫器，并通過人機接口電路進行操作。用戶卡處理程序立即被啟動，核對用戶媒介卡的有效信息及密碼，如果合法，則進一步判斷是否正在使用的用戶媒介卡。如果不是當前正在使用的用戶讀寫媒介卡，則程序進一步根據(jù)機器自身存儲容量確定是否能接受新的用戶媒介卡輸入用電信息，如果不能則指令顯示器顯示不能輸入的錯誤的信息代碼，如果允許則指令用戶媒介卡讀寫器讀入數(shù)據(jù)另行存儲作備用電數(shù)，狀態(tài)指示器指示處于備用狀態(tài)。如果該用戶讀寫媒介卡是正在使用的用戶讀寫媒介卡，則程序檢查人機接口電路有無“撤消”操作的信號。如果有“撤消”操作信號，則微處理器指令斷路器切斷供電電路，并將該用戶讀寫媒介卡已輸入的用電數(shù)據(jù)，根據(jù)使用期內(nèi)微處理器P32端口接收到的用電脈沖數(shù)扣除已用電數(shù)將剩余用電數(shù)據(jù)通過用戶媒介卡讀寫器對該用戶讀寫媒介卡進行寫操作，將剩余用電量返寫入該用戶讀寫媒介卡中存儲，留待下一次使用。如果在各用戶將已購電的用戶讀寫媒介卡的用電數(shù)據(jù)按照上述程序通過用戶媒介卡讀寫器讀入微處理器中分別儲存，作備用電，并且在使用過程中未插入已輸入的用戶讀寫媒介卡，人機接口電路也未出現(xiàn)“撤銷”的操作信號，則用電處理程序?qū)⒁勒沼脩糇x寫媒介卡輸入的順序，一次不間斷地使用已輸入的各用戶的可用電數(shù)，直至全部用完，微處理器則指令斷路器切斷供電電路。
所述的多用戶用電終端還可包括時鐘日歷電路和非易失存儲器電路，并在微處理器中設(shè)置零點抄表程序，由電力部門設(shè)定每月的某一天的零時零分零秒為抄表時刻，零點抄表程序?qū)纳弦粋€零點抄表日的時刻至本零點抄表日的時刻之間的本用電終端的各用戶的累計用電量和總累計用電量儲存于非易失存儲器中。當電力部門用檢查卡插入用戶媒介卡讀寫器中，指令啟動程序?qū)⒆罱鼉蓚€零點抄表日之間的用電量寫入檢查卡，由電力部門匯總統(tǒng)計總發(fā)電量和總用電量之差，計算線路損失。上述的多用戶用電終端還可通過其他的方式如手掌機，紅外遙控抄表器等手段抄取上述的零點抄表日的累計用電量。在上述的多用戶用電終端控制裝置微處理器中還可設(shè)置分時計費和超用電量優(yōu)惠電價的處理程序，根據(jù)電力部門規(guī)定的每天不同的時段設(shè)定不同的電價，微處理器根據(jù)不同時段接受到的電能脈沖分別按一定的電價當量扣除用戶讀寫媒介卡輸入的用電量，控制用電實現(xiàn)分時計費的目的。
在所述的預(yù)付費用電控制裝置，特別是多用戶用電終端中還可將用戶媒介卡讀寫器的電源與機內(nèi)其他電路的電源分開，采用兩個獨立的電源，并將用戶媒介卡讀寫器與內(nèi)部微處理器及其他電路的數(shù)據(jù)傳輸通道用光電耦合器進行光電隔離，使用戶媒介卡讀寫器與內(nèi)部其他電路沒有電的聯(lián)系，這樣即是用戶媒介卡讀寫器受到不良用戶的惡意攻擊，用戶媒介卡讀寫器被短路或受到高電壓擊穿，用戶媒介卡讀寫器及其電源被損毀也不會累及內(nèi)部電路，內(nèi)部控制電路仍能正常執(zhí)行功能，杜絕不良用戶的竊電意圖。
在所述的預(yù)付費用電控制裝置，特別是多用戶用電終端中還可包括加密保護電路，該電路由PSAM卡和總線緩沖門構(gòu)成，其中PSAM卡是一種CPU卡，該卡的微處理器內(nèi)由電力部門自行編制密鑰，并儲存DES算法程序，完成對用戶媒介卡的認證及讀寫過程的加密保護，使數(shù)據(jù)運行安全可靠。
本發(fā)明的預(yù)付費用電控制裝置，特別是多用戶用電終端，與目前現(xiàn)有的預(yù)付費電度表的用電控制裝置相比較的不同點在于預(yù)付費電度表只控制一個特定的用電戶的用電，只能適用于一張?zhí)囟ǖ挠脩糇x寫媒介卡，對于該用戶讀寫媒介卡的多次購電量只能進行累加而不能分別儲存，而本發(fā)明的多用戶用電終端預(yù)費用電控制裝置可以為購買合法有效的用戶讀寫媒介卡的多個用戶分別依次輪流供電。各張合法有效的用戶讀寫媒介卡通過用戶媒介卡讀寫器輸入的用電量可以分別儲存，分別使用，每個用戶在用電中途均可終止用電，并將剩余用電量通過用戶媒介卡讀寫器返寫入原購電的用戶讀寫媒介卡中，在卡中存儲，實現(xiàn)機上的現(xiàn)場用電交易結(jié)算。如多張用戶讀寫媒介卡輸入的購電量在用戶未插入已輸入的用戶讀寫媒介卡作撤銷操作時可以連續(xù)不間斷的一次使用各用戶讀寫媒介卡輸入的購電量直至用完為止，這樣的合并用電又可滿足一次用電量很大的用戶的需要。目前預(yù)付費電度表的用電控制裝置由于其數(shù)據(jù)的存儲依賴于E2PROM，它在保存數(shù)據(jù)時不需后備電池的支持，停電時數(shù)據(jù)不會丟失。但正因為沒有后備電池在電路停電時，時鐘日歷電路便不能工作，所以預(yù)付費電度表的用電控制裝置不帶時鐘日歷電路。正因為如此，目前的預(yù)付費用電裝置不能記錄與時鐘日歷有關(guān)的數(shù)據(jù)，比如不能實現(xiàn)零點抄表的功能，不能按時段進行分時計費，因而電力部門也不能計算電網(wǎng)損失，也不能實現(xiàn)電力市場化，本發(fā)明的預(yù)付費用電控制裝置還可帶有時鐘日歷電路，后備電池和非易失存儲器，將兩個零點抄表日之間的累計用電量記錄存儲于非易失存儲器中，并可按每日的不同時段分別計算電費扣除用戶讀寫媒介卡輸入的用電量，實現(xiàn)了分時計費，甚至在超過一定用電量后還可實行優(yōu)惠電價，這樣電力部門就可計算電網(wǎng)損失，實行分時計費的電力市場化措施。目前預(yù)付費用電控制裝置，由于每個裝置僅為一個用戶服務(wù)，限于成本和價格，不可能花費更多的資金采取有效的防竊電措施。本發(fā)明的控制裝置由于可供多個用戶用電，成本和價格空間較大。本發(fā)明還可采取將用戶媒介卡讀寫器電路與內(nèi)部電路通過快速光電耦合器和設(shè)置獨立的電源與內(nèi)部電路進行電的隔離。采用CPU卡，增加加密電路采用PSAM卡對用戶媒介卡進行論證對讀寫過程進行保護。儲存DES算法程序這樣就可保證數(shù)據(jù)運行的安全性，防止非法用戶的竊電意圖。本發(fā)明特別適用于農(nóng)村公共用電設(shè)施用戶及城鎮(zhèn)臨時用電戶，抗攻擊能力強，電磁兼容性好，數(shù)據(jù)運行安全可靠。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳述

圖1是多用戶用電終端基本原理框2是多用戶用電終端帶有零點抄表和多費率功能的電路原理框3是多用戶用電終端具有抗攻擊能力的電路原理框4是多用戶用電終端具有抗攻擊和密碼保護電路的電路原理框5是一種最佳實施例的電路原理框6是本發(fā)明的微處理器內(nèi)設(shè)置的主程序框7是本發(fā)明在微處理器內(nèi)增設(shè)零點抄表的主程序框8是主程序框圖中的用電處理子程序框9是主程序框圖中的用戶卡處理子程序框10是用電處理程序中增設(shè)分時計費的子程序中框11是圖5所示的電路框圖的一種具體實施方案的電路圖參見圖1。圖1是多用戶用電終端的原理電路框圖，它包括有微處理器(1)，用戶媒介卡讀寫器(2)，斷路器(3)，顯示器(4)，狀態(tài)指示器(5)，人機接口電路(6)，電源(7)和電能計量單元(8)。L1，L2，L3，N是三相四線電網(wǎng)的進線，負載是本發(fā)明的控制對象。電能計量單元(8)可以是三相四線感應(yīng)式脈沖電度表也可以是帶有脈沖輸出的三相四線電子式電度表，電能計量單元(8)發(fā)出與電能成正比的電脈沖，每個電脈沖代表一定的電能，俗稱脈沖常數(shù)。微處理器(1)按照接收到電能計量單元(8)，發(fā)出的電脈沖進行計數(shù)并核算相應(yīng)的用電量。當用戶媒介卡讀寫器(2)中插入用戶讀寫媒介卡，顯示器(4)就閃爍顯示該用戶讀寫媒介卡中的可用電數(shù)。如果用戶通過人機接口電路(6)的操作，確認將此購電數(shù)輸入用電終端，則用戶媒介卡讀寫器(2)就將數(shù)據(jù)輸入微處理器(1)中儲存，并在用戶媒介卡上作相應(yīng)的記錄，顯示器(4)顯示輸入的可用電數(shù)，作為當前用電量或作為備用電量。如果多用戶用電終端中僅輸入了一張用戶讀寫媒介卡的購電量，即作為當前用電量，狀態(tài)指示器(5)指示“使用”狀態(tài)合上斷路器(3)后即向該用戶供電。電能計量單元(8)計量用電數(shù)并輸出相應(yīng)的電脈沖，微處理器(1)接收到電脈沖就進計數(shù)。處理并核減用電量，顯示器(4)顯示實時剩余電量。
當用電量核減至零時，微處理器(1)發(fā)出指令命令斷路器(3)切斷負載電路，停止向用戶供電，顯示器(4)，顯示剩余用電量為零，狀態(tài)指示器(5)指示由“使用”狀態(tài)轉(zhuǎn)向“準備”狀態(tài)。如果用戶在用電量未用完時將原購電的用戶讀寫媒介卡再次插入用戶媒介卡讀寫器(2)并通過人機接口電路(6)的操作作“撤銷”用電處理，則微處理器(1)指令斷路器(3)跳閘，切斷向用戶負載電路供電，并指令用戶媒介卡讀寫器(2)將剩余用電量返寫入原用戶讀寫媒介卡中，顯示器(4)顯示其剩余用電量，狀態(tài)指示器(5)也由“使用”狀態(tài)轉(zhuǎn)向“準備”狀態(tài)。如果用戶在用電時插入另一張合法的用戶讀寫媒介卡到用戶媒介卡讀寫器(2)中，并通過人機接口電路(6)的操作確認，則微處理器(1)指令用戶媒介卡讀寫器(2)，將該讀寫媒介卡的購電數(shù)據(jù)輸入微處理器(1)中，顯示器(4)則顯示其輸入數(shù)據(jù)，狀態(tài)指示器(5)同時指示“使用”和“備用”狀態(tài)。過后，顯示器(4)則繼續(xù)顯示原處于“使用”狀態(tài)用戶的剩余用電量，當該剩余用電量核減為零時，會自動將“備用”用電量轉(zhuǎn)入“使用”狀態(tài)，使用戶繼續(xù)不停頓的用電，核減用電量，直至此用電量核減至零時，才指令斷路器(3)切斷供電，顯示器(4)顯示剩余用電量為零，狀態(tài)指示器(5)轉(zhuǎn)入“準備”狀態(tài)。如果同時輸入多個用戶讀寫媒介卡的購電數(shù)據(jù)，則有多個“備用”電量，可連續(xù)不停地一個接一個地輪流用電，這就方便了用電量大的用戶的使用。
圖2是在圖1電路中增設(shè)了時鐘日歷電路(9)，非易失存儲器(10)以及時鐘日歷電路(9)所需的備用電源(11)的電路原理框圖。時鐘日歷電路(9)為微處理器(1)提供了時、分、秒以及年、月、日和萬年歷。備用電源(11)是為了在電路斷電時使時鐘日歷電路(9)得以繼續(xù)運行所需的，非易失存儲器(10)存放每月零點抄表日記錄的用電數(shù)據(jù)以及分時段計費的數(shù)據(jù)等運行數(shù)據(jù)。當供電部門要抄表時借助于檢查卡、手掌計算機、紅外遙控抄表器或網(wǎng)絡(luò)抄得多用戶用電終端的用電數(shù)據(jù)，有這些電路供電部門就能實行分時段電價計費的收費政策。
圖3是在圖1的電路原理圖中增加抗不良用戶惡意攻擊的電路原理框圖，這里電源(10)是為用戶媒介卡讀寫器(2)以及光電隔離器(12)供電的。光電隔離(12)將用戶媒介卡讀寫器(2)與微處理器(1)之間的數(shù)據(jù)和通信通道進行電的隔離。有了這些電路后，非法用戶用高電壓攻擊，使用戶媒介卡讀寫器(2)擊穿，或用短路的方法使用戶媒介讀寫器(2)燒毀也不會累及本發(fā)明的機內(nèi)核心電路，使用電終端能繼續(xù)正常運行，正常切斷負載電路。
圖4是在圖3的電路的基礎(chǔ)上增加了加密保護電路(13)，該電路是PSAM卡的讀寫控制電路，PSAM卡是一種CPU卡，用于完成對用戶讀寫媒介卡的認證及讀寫過程中的加密保護。在PSAM卡中儲存了系統(tǒng)密鑰及DES加密運算的算法程序，確保本發(fā)明的運行數(shù)據(jù)不被破譯，達到數(shù)據(jù)運行的安全可靠。
圖5是一個最佳實施方案的電路原理框圖。它是上述圖2和圖4的結(jié)合。
圖6和圖7主程序框圖的程序開始前的初始化是通過初始化設(shè)置卡進行設(shè)置的，在多用戶用電終端安裝后首先由供電部門在多用戶用電終端的加密保護電路(13)的PSAM卡讀寫器(13)中進行初始化，初始化包括多用戶用電終端的電能計量單元的編號，區(qū)號，電能計量的起始值。零點抄表的日期，時刻及首次零點抄表的月份，時鐘初值，電能脈沖常數(shù)，多費率的各費率起止時刻，費率數(shù)，各費率電價和優(yōu)惠電價等，初始化后再由供電部門插入由供電部門設(shè)置的PSAM卡。
參見圖8，圖8是用電處理子程序，初始化后多用戶用電終端即可進入運行程序，首先進入用電處理子程序，首先訪問存儲器，確認是否有可用電數(shù)，如果沒有可用電數(shù)，再確認有否備用電數(shù)。如果沒有則微處理器(1)指令斷路器(3)切斷用戶電路。如果沒有可用電數(shù)，但是有備用電數(shù)，則該程序?qū)溆秒姅?shù)轉(zhuǎn)為可用電數(shù)，微處理器(1)指令允許斷路器(3)接通用戶電路，此時電能計量單元(8)計量用戶電路用電發(fā)出電脈沖，微處理器(1)接收到電脈沖，根據(jù)初始化的數(shù)據(jù)扣減可用電數(shù)，扣減完了微處理器(1)指令斷路器(3)切斷用戶電路程序進入用戶卡處理子程序。
參見圖9，圖9是用戶卡處理子程序，程序訪問用戶媒介卡讀寫器(2)確認是否有用戶讀寫媒介卡插入，由加密保護電路(13)的PSAM卡核對用戶卡的密碼，經(jīng)認證合法后由微處理器(1)核對有效的信息，并判斷是否是正在使用的用戶讀寫媒介卡，如果是一張新的合法有效的用戶讀寫媒介卡，進一步確認存儲器是否允許接受新的用戶卡，如果不允許，則微處理器(1)指令顯示器(4)顯示用戶卡錯誤的信息；如果允許則當收到人機接口電路(6)的信號時，微處理器(1)指令用戶媒介卡讀寫器(2)將用戶卡的有效信息輸入存儲器，則程序轉(zhuǎn)入用電處理子程序運作。如果當插入用戶讀寫媒介卡，經(jīng)判斷為正在使用的用戶卡，則微處理器(1)收到人機接口電路(6)的信號時就認定用戶作“撤消”用電的處理，則微處理器(1)指令用戶媒介卡讀寫器(2)對用戶讀寫媒介卡進行寫操作，將剩余用電量返寫入該卡中存儲，程序轉(zhuǎn)入用電處理子程序微處理器(1)指令斷路器(3)切斷用戶電路。
參見圖10，圖10是在用電處理子程序中嵌入分時計費的子程序的程序框圖。當斷路器(3)合閘給用戶電路供電時，程序訪問微處理器(1)中的存儲器當前是何時段，微處理器(1)則根據(jù)當前所處時段和初始化時設(shè)置的該時段每個電能脈沖的電價參數(shù)扣減用電數(shù)，扣減完了以后微處器(1)指令斷路器(3)切斷用戶電路，程序轉(zhuǎn)入用戶卡處理子程序。
參見圖7，圖7是在主程序框圖中增加零點抄表子程序的程序框圖。該程序根據(jù)時鐘日歷電路(9)的時鐘和日期和初始化時輸入的設(shè)定的零點抄表日和抄表時刻判斷當前是否是零點抄表時刻。如果是零點抄表時刻，則程序訪問非易失存儲器(10)，將該存貯器中的數(shù)據(jù)進行一個月的用電數(shù)據(jù)的累計，并將其貯存在非易失存儲器(10)中，等待供電部門檢查或抄表。
參見圖11，該圖是圖5的原理框圖的具體的電子電路。圖中用虛線把電子電路劃分成若干個區(qū)域分別對應(yīng)于圖5中的同樣編號的電路框。其中電能計量單元(8)、斷路器(3)和電源(7)、(10)都是技術(shù)人員熟知的產(chǎn)品或電路，備用電源(11)就是鋰電池，電路圖中都省略不畫，第(3)部分是斷路器(3)的驅(qū)動電路。微處理器(1)是一個型號為8751屬于8051系列的單片機，它帶有4K內(nèi)存，并且視實際應(yīng)用的需要，它的內(nèi)存在同系列中可以擴充到64K。本發(fā)明的程序可用編程器寫入，大批量生產(chǎn)時可用電子工業(yè)的十分成熟的掩膜技術(shù)固化到ROM中，不因失電而改變，內(nèi)存的其余部分為RAM用于存儲各種變化的數(shù)據(jù)，需要供電才能維持不致丟失。時鐘日歷電路(9)是一個由備用電源(11)的鋰電池供電的微功耗電路，其型號為PCF8583。它還帶有240字節(jié)的RAM，由于由鋰電池供電，PCF8583永不停息地運轉(zhuǎn)，RAM數(shù)據(jù)也不會丟失，時鐘日歷電路(9)的INT腳經(jīng)電阻R32與8751的P35腳相連，SCL腳與8751的P36腳相連，SDA與8751的P37腳相連，作為時鐘日歷電路(9)與微處理器(1)之間的信息通道。非易失存儲器(10)是一個型號為24LC32的EEPROM電路，它的SCL和SDA腳也與PCF8583一樣相應(yīng)地接入微處理器(1)的P36和P37腳，成為與微處理器(1)之間的數(shù)據(jù)通道，微處理器(1)RAM中的信息在時鐘日歷電路(9)和非易失存儲器(10)中均有備份。由于24LC32是一個E2PROM電路，失電時數(shù)據(jù)不會丟失，當主機失電后微處理器(1)能從這些電路的備份中復(fù)制到其RAM中。24LC32還儲存多個用戶的各種用電數(shù)據(jù)。X1插口是電能脈沖的輸入插口，來自電能計量單元(8)的電脈沖經(jīng)過X1插口及電阻R25接到8751的P32腳，供微處理器(1)進行計數(shù)和核算用電量。人機接口電路(6)可由一個開關(guān)K1和電阻R24組成，接入8751的P27口。K1的閉合信號使微處理器(1)對用戶媒介卡讀寫器(2)發(fā)出讀寫命令。電路的第(3)部分是斷路器(3)的驅(qū)動電路。8751的P17口通過電阻R24接入光電耦合器U6(2501)的K腳，當P17處于低電位時，光電耦合器U6的V.O端導(dǎo)通，三極管T9基極處于高電位，T9導(dǎo)通，T1也導(dǎo)通，二次繼電器J1的線圈接通，繼電器觸點導(dǎo)通，通過插口X2驅(qū)動斷路器(3)切斷電路。顯示器(4)由V1、V2二個三位七段LED數(shù)碼管和T2-T5，T7、T8六個晶體三極管和R2-R10，R17-R19和R22，R23等14個電阻組成，其中V1，V2的型號為TOT-5362BE，微處理器(1)的P00-P07口發(fā)出譯碼和小數(shù)點信號，與V1，V2的A-G和DP相連，P10-P15口確定所要顯示的數(shù)據(jù)位，在每一個瞬間，P10-P15只有一個腳為高電平，使與之相連的T2-T5，T7，T8的相應(yīng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)，則相應(yīng)的數(shù)據(jù)位就按P00-P06的筆段譯碼顯示，P10-P15以極高的速度輪流高電平，六位數(shù)碼管就能同時觀察到；狀態(tài)指示器(5)由V4-V6和V8四個發(fā)光二極管和R12，R16，R26，R27四個電阻組成，與微處理器(1)的P4.0-P4.3相連。當P4.0-P4.3口中一個處于低電平時相連的發(fā)光二極管就點亮，分別指示“準備”、“使用”、“備用”狀態(tài)及有脈沖輸入等情況。用戶媒介卡讀寫器(2)由卡座(USERCARD)和U3A-U3D門電路以及T6組成。U3A-U3D是四一雙與非門，型號為74HCOO，U34和Cy3晶振和C8，C9及R50組成振蕩電路產(chǎn)生IC卡工作的時鐘節(jié)拍，通過U3B倒相后與卡座的CLK腳相連。T6與光電耦合器U8相連接，根據(jù)微處理器(1)P23腳的信號為IC卡工作提供電源，IC卡的I/O輸入輸出接口經(jīng)過電阻R31和R11與U11光電耦合器相連，通過U3C，U3D，U10光電耦合器相連，形成數(shù)據(jù)通信通道。IC卡的SW腳通過卡座、U7光電耦合器與微處理器(1)的P22腳相連。當卡座中插入IC卡后SW檢測到信號后微處理器(1)就發(fā)出指令進行卡的認證和核對。光電耦合器(12)由U7-U11和U5B，T10，T11組成，其中U7-U9是型號為2501的一般光電耦合器，U10和U11是高速光耦，型號為6N137，U5B是型號為74HC125的四總線緩沖門的一個門電路。在微處理器(1)P21的控制下，在用戶媒介卡讀寫器(2)與微處理器(1)之間，通過光電耦合集成電路U10進行數(shù)據(jù)交換。T10和T11在微處理器(1)的P21和P25的控制下，驅(qū)動U11光電耦合電路與用戶媒介卡讀寫器(2)的I/O口相連；加密保護電路(13)由PSAM卡座和U5A、U5C、U5D組成。U5A是74HC125的一個門電路，將來自微處理器(1)的晶振頻率輸出驅(qū)動PSAM卡的CLK腳，作為其工作的時鐘節(jié)拍。U5C在微處理器(1)的P25腳控制下，實現(xiàn)PSAM卡I/O與微處理器(1)之間的數(shù)據(jù)交換，U5D在微處理器(1)的P25腳控制下實現(xiàn)與用戶媒介卡讀寫器(2)的認證。這里所涉及的元器件微處理器8751(8051系列)單片機以及PCF8583其有關(guān)工作原理與性能可參見“飛利浦80C31系列單片機原理與應(yīng)用技術(shù)手冊?！北本┖娇蘸教齑髮W(xué)出版社1992年版，其他元器件也可參閱有關(guān)的手冊。
在本發(fā)明的多用戶用電終端的具體實施例中的電子電路中，各集成電路和晶體管可以采用其替代的型號的產(chǎn)品，甚至有些集成電路可以將時鐘日歷電路與單片機集成在一塊芯片里，但是這仍屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)付費用電控制裝置，特別是多用戶用電終端，它包括有電能計量單元(8)。用戶媒介卡讀寫器(2)和相應(yīng)的用戶讀寫媒介卡，以及對來自用戶媒介卡讀寫器(2)的數(shù)據(jù)進行處理并對來自電能計量單元(8)的電脈沖進行計數(shù)、處理的微處理器(1)，還有受微處理器(1)控制的斷路器(3)和顯示器(4)，其特征在于它還包括有狀態(tài)指示器(5)，人機接口電路(6)，以及在微處理器(1)中設(shè)置的用電處理程序及用戶卡處理程序，這些程序?qū)⒍鄠€用戶的讀寫媒介卡中的購電數(shù)據(jù)通過用戶媒介卡讀寫器(2)輸入并分別儲存于微處理器(1)中，允許多用戶依次、輪流用電；當某一用戶在用電中途停止用電時，在用戶媒介卡讀寫器(2)中插入該用戶的原讀寫媒介卡，并通過人機接口電路(6)做“撤銷”用電處理操作時，微處理器(1)將指令斷路器(3)切斷用戶供電電路，并將該用戶輸入的用電數(shù)據(jù)扣除已用電數(shù)后的剩余數(shù)值通過用戶媒介卡讀寫器(2)返寫入該用戶讀寫媒介卡中儲存，留待下一次再用電，并以狀態(tài)指示器(5)指示各用戶的用電狀態(tài)；如果在整個使用過程中未通過人機接口電路(6)作任何“撤銷”用電處理的操作，該程序則允許用戶連續(xù)不間斷的使用已輸入的各用戶讀寫媒介卡的購電量，直至已輸入的各用戶的全部可用電數(shù)用完，微處理器(1)指令斷路器(3)切斷用戶供電電路。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的多用戶用電終端，其特征在于，它還包括有時鐘日歷電路(9)和非易失存儲器(10)并在微處理器(1)中設(shè)置有零點抄表程序，該程序允許電力部門設(shè)定每月的某一天的零時零分零秒為抄表時刻。該程序?qū)⒋藭r刻以前的直至上一個零點抄表時刻之間的區(qū)間內(nèi)的用電數(shù)據(jù)進行累計并儲存于非易失存儲器(10)中，非易失存儲器(10)同時還保存每一次用戶媒介的輸出與撤消的交易歷史記錄，當電力部門從用戶媒介卡讀寫器(2)中插入檢查媒介卡或通過手掌機，紅外抄表器及其他媒介可以讀取該用電終端中的零點抄表日的用電數(shù)據(jù)及交易歷史記錄。
3.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的多用戶用電終端，其特征在于它包括有時鐘日歷電路(9)及非易失存儲器(10)并在微處理器(1)中設(shè)置有分時計費或優(yōu)惠費率程序，根據(jù)電力部門設(shè)定的一天中的不同時間區(qū)間內(nèi)的不同電價，或超過一定用電量后的優(yōu)惠電價等分別扣減輸入多用戶用電終端的用戶媒介卡中購電數(shù)據(jù)進行用電控制。
4.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的多用戶用電終端，其特征在于它還包括有電源(10)和光電隔離器(12)，用戶媒介卡讀寫器(2)的電源(10)與機內(nèi)其他電路的電源(7)獨立，用戶媒介卡讀寫器(2)與內(nèi)部其他電路以光電隔離器(12)進行電的隔離。
5.根據(jù)權(quán)力要求3所述的多用戶用電終端，其特征在于用戶媒介卡讀寫器(2)的電源(10)與機內(nèi)其他電路的電源(7)獨立，用戶媒介卡讀寫器(2)與內(nèi)部其他電路以光電隔離器(12)進行電的隔離。
6.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的多用戶用電終端，其特征在于它還包括有加密保護電路(13)，該電路儲存系統(tǒng)密鑰和DES運算的算法程序。
7.根據(jù)權(quán)力要求3所述的多用戶用電終端控制裝置，其特征在于還包括有加密保護電路(13)，該電路儲存系統(tǒng)密鑰和DES運算的算法程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預(yù)付費用電控制裝置,特別是多用戶用電終端,它包括有電能計量單元、斷路器、微處理器、媒介卡讀寫器、時鐘日歷電路、非易失存儲器、光電隔離器、加密保護電路、人機接口電路,顯示器和狀態(tài)指示器。在微處理器中設(shè)置有用電處理程序、用戶卡處理程序以及零點抄表和復(fù)費率處理程序等?？晒┒鄠€用戶輪流用電,停止用電時可“撤消”用電,將剩余用電量機上返寫,卡中存儲。本發(fā)明抗攻擊力強,電磁兼容性好,數(shù)據(jù)運行安全可靠。
文檔編號G01R11/56GK1329326SQ0011654
公開日2002年1月2日 申請日期2000年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月15日
發(fā)明者汪健 申請人:上海英孚特電子技術(shù)有限公司