專(zhuān)利名稱(chēng)：預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水、電、氣計(jì)量裝置，特別是一種預(yù)付式、遙控控制的水、電、氣計(jì)量表。
目前，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)上公開(kāi)了許多預(yù)付式水、電、氣計(jì)量裝置，如IC卡式智能電表、載波抄表裝置等等，它們的不足之處是預(yù)付交易受時(shí)間、空間的限制，數(shù)據(jù)隱密性差，抗干擾能力脆弱，而且每次啟動(dòng)計(jì)量裝置時(shí)，需要刷卡或通過(guò)有線載波進(jìn)行控制，操作不方便。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種能夠無(wú)線遙控發(fā)送水、電、氣用量的預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)解決方案一種預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表，它包含遙控裝置、接收控制裝置、執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及計(jì)量單元裝置，其中(1)遙控裝置主要包含有微處理器IC21(AT89C2051)、數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)、紅外調(diào)制電路IC24(4001)、發(fā)射電路Q(chēng)8、電源控制電路Q(chēng)11，數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)的SCL端和SDA端分別與微處理器IC21的P3.3口和P3.4口相連接，紅外調(diào)制電路IC24(CDCD4001)的輸入端與微處理器IC21的P3.1口相連接，電源控制電路Q(chēng)11的輸出端通過(guò)隔離二極管D8分兩路分別與按鍵S3一端及微處理器IC21的P1.1口相連接，發(fā)射電路Q(chēng)8輸入端與紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)的輸出端相連接；(2)接收控制裝置主要包含有干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)、微處理器IC25(AT89C2051)、紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30(TFM5560)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)、數(shù)據(jù)存取器IC29(AT24C01)、電源控制電路Q(chēng)12，干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)輸出端A、B分別通過(guò)反相器IC27C(CD40106B)、IC27D(CD40106B)與微處理器IC25的P3.2口和P3.3口相連接，同時(shí)，干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)輸出端A、B還通過(guò)反相器IC27A(CD40106B)與電源控制電路Q(chēng)12的控制端相連接，數(shù)據(jù)存取器IC29(AT24C01)的SCL端和SDA端分別與微處理器IC25的P1.1口和P1.0口相連接，紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30(TFM5560)輸出端與微處理器IC25的P3.0口相連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)采用橋式放大控制電路，其輸入端C、D分別與微處理器IC25的P1.2口和P1.3口相連接，輸出端連接執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)控制端。
按下遙控裝置中的控制開(kāi)關(guān)，遙控裝置將從公共電話網(wǎng)上下載儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存取器IC23上的數(shù)據(jù)，通過(guò)紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)、發(fā)射電路Q(chēng)8將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收控制裝置，接收控制裝置中的紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30將接收的紅外線信號(hào)送到微處理器IC25中，由微處理器IC25進(jìn)行分析并作出相應(yīng)處理，并通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)輸出信號(hào)對(duì)計(jì)量裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)其無(wú)線遙控發(fā)送用量的目的。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型中遙控裝置的電路方框圖。
圖2為本實(shí)用新型中接收控制裝置的電路方框圖圖3為圖1中遙控裝置的電路原理圖。
圖4為圖2中接收控制裝置的電路原理圖。
如圖1、圖2所示，本實(shí)施例包含遙控裝置、接收控制裝置、執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及計(jì)量單元裝置，現(xiàn)就各部份的組成及相互連接關(guān)系和作用闡述如下(1)如圖1、圖3所示，遙控裝置主要包含有微處理器IC21(AT89C2051)、數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)、紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)、發(fā)射電路Q(chēng)8，電源控制電路Q(chēng)11。
數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)的SCL端和SDA端分別與微處理器IC21的P3.3口和P3.4口相連接，紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)的輸入端與微處理器IC21的P3.1口相連接，電源控制電路Q(chēng)11的輸出端通過(guò)隔離二極管D8分兩路分別與按鍵S3一端及微處理器IC21的P1.1口相連接，發(fā)射電路Q(chēng)8輸入端與紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)的輸出端相連接；電源控制電路Q(chēng)11的輸出端與三極管Q6的集電極相連接，三極管Q6的基極控制端與發(fā)射極分別與微處理器IC21的P3.7口和P3.5口相連接。
在遙控裝置中設(shè)有音頻吸收電路，它由極性校正電路B1、市話吸收電路Q(chēng)9，雙音多頻(DTMF)解碼器IC22(MT8870)構(gòu)成，極性校正電路B1輸出端與市話吸收電路Q(chēng)9輸入端相連接，市話吸收電路Q(chēng)9采用交流放大電路Q(chēng)9，市話吸收電路Q(chēng)9輸出端通過(guò)電容C42與雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的輸入端相連接，雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的輸出端Q0-Q3與微處理器IC21的P1.7～1.4口相連接，雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的SID口通過(guò)反相器IC24A(CD4001)與微處理器IC21的P3.1口相連接，微處理器IC21的P1.0口與三極管Q7的基極控制端相連接，三極管Q7的發(fā)射極與電源端相連接，三極管Q7的集電極分別與開(kāi)關(guān)三極管Q10、Q4的基極控制端相連接，三極管Q10、Q4的集電極分別與市話吸收電路Q(chēng)9的電源輸入端、雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的電源輸入端相連接，三極管Q4集電極接電源端，三極管Q10發(fā)射極接地，同時(shí)，電源控制電路Q(chēng)11的輸出端再通過(guò)隔離二極管D9、D10各分兩路分別與按鍵S2一端、微處理器IC21的P1.2口和按鍵S1一端、微處理器IC21的P1.3口相連接。
當(dāng)用戶需要接收控制密碼或發(fā)送、查詢數(shù)據(jù)時(shí)，按下三個(gè)按鍵(S1、S2、S3)其中一個(gè)時(shí)，三極管Q11導(dǎo)通，微處理器IC21復(fù)位并開(kāi)始工作，按下的按鍵松開(kāi)前，微處理器IC21的P3.7口送出一個(gè)高電平，P3.5口送出一個(gè)低電平驅(qū)動(dòng)三極管Q6導(dǎo)通，這樣三極管Q11就可以維持在導(dǎo)通狀態(tài)，繼續(xù)為整個(gè)電路提供電源，由于微處理器IC21從復(fù)位到控制三極管Q6的導(dǎo)通時(shí)間(約為二十微秒)遠(yuǎn)小于用戶按下按鍵的時(shí)間(一般情況下不低于100毫秒)，所以這個(gè)功能能順利的實(shí)現(xiàn)。直到微處理器IC21將所有的數(shù)據(jù)處理完畢后，P3.7口送出一個(gè)低電平，三極管Q6就處在截止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)三極管Q11也無(wú)法維持導(dǎo)通，整個(gè)遙控裝置工作電源就被切斷，直到用戶又按下按鍵為止。這樣，只有當(dāng)用戶按下按鍵時(shí)電源才會(huì)被接通。
其中，當(dāng)用戶需要從公共電話網(wǎng)上下載數(shù)據(jù)時(shí)，將遙控裝置連接在用戶的電話線上，用戶按下接收按鈕S2，微處理器IC21被復(fù)位，整個(gè)電路開(kāi)始工作。微處理器IC21的P1.2口電平被拉低，微處理器IC21的P1.0口輸出一個(gè)低電平驅(qū)動(dòng)三極管Q7導(dǎo)通，同時(shí)三極管Q10、Q4也因?yàn)槿龢O管Q7的導(dǎo)通有一個(gè)高電平加到它的基極而導(dǎo)通，三極管Q10的導(dǎo)通啟動(dòng)了市話吸收回路；三極管Q4的導(dǎo)通則是給音頻解碼電路提供了一個(gè)工作電源。
包含有用戶本次購(gòu)買(mǎi)信息的十二位控制密碼，以音頻方式通過(guò)市話線經(jīng)音頻吸收電路的吸收、解碼還原為十二位數(shù)字信息被送到微處理器IC21的P1.4-P1.7口。同時(shí)微處理器IC21將接收的十二位控制代碼保存在數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)中，并隨時(shí)等待將這組數(shù)字以紅外線的方式發(fā)送出去。由于整個(gè)控制密碼的信息都是以音頻的方式傳導(dǎo)的，所以數(shù)據(jù)具備很好的隱密性和高可靠性。
(2)如圖2、圖4所示，接收控制裝置主要包含有干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)、微處理器IC25(AT89C2051)、紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30(TFM5560)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)、數(shù)據(jù)存取器IC29(AT24C01)。
干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)輸出端A、B分別通過(guò)反相器IC27C(CD40106B)、IC27D(CD40106B)與微處理器IC25的P3.1口和P3.3口相連接，同時(shí)，干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)輸出端A、B還通過(guò)反相器IC27A(CD40106B)與電源控制電路Q(chēng)12的控制端相連接，數(shù)據(jù)存取器IC29(AT24C01)的SCL端和SDA端分別與微處理器IC25的P1.1口和P1.0口相連接，紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30(TFM5560)輸出端與微處理器IC25的P3.0口相連接，紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30的電源端與開(kāi)關(guān)三極管Q18的集電極相連接，三極管Q18的基極控制端與微處理器IC25的P3.4口相連接，三極管Q12的基極控制端通過(guò)積分電路(R62、C50)分別與按鍵S4一端及微處理器IC25的P3.0口相連接。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)采用橋式放大控制電路，其輸入端C、D分別與微處理器IC25的P1.2口和P1.3口相連接，輸出端連接執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)控制端。
當(dāng)用戶按下啟動(dòng)鍵S4時(shí)，微處理器IC25的P3.5、P3.7口分別送出一個(gè)高電平和一個(gè)低電平，維持三極管Q12導(dǎo)通，將電平保持住。同時(shí)P3.1口也檢測(cè)到一個(gè)低電平，微處理器IC25就能判別出是用戶按下啟動(dòng)鍵S4還是因?yàn)橛?jì)量用戶使用量引起的。電壓從三極管Q12的集電極輸出送給穩(wěn)壓器IC28(XC62AP)的輸入端，經(jīng)穩(wěn)壓后給接收控制裝置提供一個(gè)穩(wěn)定工作電源。同時(shí)，微處理器IC25的P3.4口送出一個(gè)高電平，驅(qū)動(dòng)三極管Q18導(dǎo)通，給紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30提供一個(gè)工作電源，用戶發(fā)出的紅外線數(shù)據(jù)經(jīng)紅外線據(jù)接收裝置IC30接收、放大后直接送入微處理器IC25的串口，而后微處理器IC25根據(jù)串口接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將該數(shù)據(jù)信息貯存在數(shù)據(jù)存取器IC29中。
當(dāng)微處理器IC25的P1.2、P1.3口送出不同的電平時(shí)，三極管Q13、Q14、Q15、Q16處在不同的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，使執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)控制端能得到不同的高、低電平信號(hào)，執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)便能作出開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作。
平時(shí)用戶的(水、電、氣、熱)計(jì)量單元裝置中的0.1個(gè)使用單位固定一個(gè)磁鋼，用戶在使用(水、電、氣、熱)時(shí)，字輪帶動(dòng)磁鋼旋轉(zhuǎn)，當(dāng)磁鋼轉(zhuǎn)到某個(gè)位置時(shí)，吸合其中一個(gè)干簧管(設(shè)為K1)，同時(shí)啟動(dòng)電源，微處理器IC25的外中斷入口P3.2口因得到一個(gè)低電平信號(hào)而進(jìn)入中斷。微處理器IC25把剛吸合的干簧管K1作一個(gè)信號(hào)標(biāo)志寫(xiě)入微處理器IC29中。磁鋼繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，吸合另外一個(gè)干簧管K2，放開(kāi)原來(lái)的干簧管K1。微處理器IC25的外中斷入口P3.3口也得到一個(gè)低電平信號(hào)而進(jìn)入中斷，將干簧管K2作為另一個(gè)信號(hào)標(biāo)志，也寫(xiě)入數(shù)據(jù)存取器IC29中；當(dāng)磁鋼又旋轉(zhuǎn)到吸合原來(lái)的干簧管K1，放開(kāi)干簧管K2時(shí)，微處理器IC25得到一個(gè)重復(fù)K1的標(biāo)志信號(hào)。用戶的磁鋼剛好轉(zhuǎn)了一圈，使用了一個(gè)計(jì)量單位，微處理器IC25將原來(lái)的用戶剩余量減一，磁鋼周而復(fù)始的旋轉(zhuǎn)，微處理器IC25不斷地減小用戶剩余使用量，直至用戶的余量為零時(shí)，微處理器IC25輸出信號(hào)，通知執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)和執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)作出關(guān)閉動(dòng)作。
此外，在接收控制裝置中設(shè)有低電壓檢測(cè)電路IC26(XC61A)，其輸出端分別與微處理器IC25的P1.4口和三極管Q12的基極相連接，電源端接電源輸入端。當(dāng)接收控制裝置的工作電源的電壓低于微處理器的約定值時(shí)，低電壓檢測(cè)電路IC26的第3腳送出一個(gè)低電平信號(hào)，微處理器IC25的P1.4口檢測(cè)到這個(gè)電平信號(hào)，微處理器作出響應(yīng)后提示用戶更換電池。
綜上所述，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、硬件安全，外露設(shè)備很小，可避免各種形式的攻擊。
2、用戶操作方便。
3、與供應(yīng)公司控制系統(tǒng)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交易。
權(quán)利要求1.一種預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表，它包含遙控裝置、接收控制裝置、執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及計(jì)量單元裝置，其特征在于(1)遙控裝置主要包含有微處理器IC21(AT89C2051)、數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)、紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)、發(fā)射電路Q(chēng)8，電源控制電路Q(chēng)11，其中，數(shù)據(jù)存取器IC23(AT24C01)的SCL端和SDA端分別與微處理器IC21的P3.3口和P3.4口相連接，紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)的輸入端與微處理器IC21的P3.1口相連接，電源控制電路Q(chēng)11的輸出端通過(guò)隔離二極管D8分兩路分別與按鍵S3一端及微處理器IC21的P1.1口相連接，發(fā)射電路Q(chēng)8輸入端與紅外調(diào)制電路IC24(CD4001)的輸出端相連接；(2)接收控制裝置主要包含有干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)、微處理器IC25(AT89C2051)、紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30(TFM5560)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)、數(shù)據(jù)存取器IC29(AT24C01)、電源控制電路Q(chēng)12，干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)輸出端A、B分別通過(guò)反相器IC27C(CD40106B)、IC27D(CD40106B)與微處理器IC25的P3.2口和P3.3口相連接，同時(shí)，干簧管信號(hào)傳感器(K1、K2)輸出端A、B還通過(guò)反相器IC27A(CD40106B)與電源控制電路Q(chēng)12的控制端相連接，數(shù)據(jù)存取器IC29(AT24C01)的SCL端和SDA端分別與微處理器IC25的P1.1口和P1.0口相連接，紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30(TFM5560)輸出端與微處理器IC25的P3.0口相連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路(Q13-Q16)采用橋式放大控制電路，其輸入端C、D分別與微處理器IC25的P1.2口和P1.3口相連接，輸出端連接執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表，其特征在于電源控制電路Q(chēng)11的輸出端與三極管Q6的集電極相連接，三極管Q6的基極控制端與發(fā)射極分別與微處理器IC21的P3.7口和P3.5口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表，其特征在于在遙控裝置中設(shè)有音頻吸收電路，它由極性校正電路B1、市話吸收電路Q(chēng)9，雙音多頻(DTMF)解碼器IC22(MT8870)構(gòu)成，極性校正電路B1輸出端與市話吸收電路Q(chēng)9輸入端相連接，市話吸收電路Q(chēng)9采用交流放大電路Q(chēng)9，市話吸收電路Q(chēng)9輸出端通過(guò)電容C42與雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的輸入端相連接，雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的輸出端Q0～Q3與微處理器IC21的P1.7～1.4口相連接，雙音多頻(DIMF)解碼器IC22的SID口通過(guò)反相器IC24A(CD4001)與微處理器IC21的P3.1口相連接，微處理器IC21的P1.0口與三極管Q7的基極控制端相連接，三極管Q7的發(fā)射極與電源端相連接，三極管Q7的集電極分別與開(kāi)關(guān)三極管Q10、Q4的基極控制端相連接，三極管Q10、Q4的集電極分別與市話吸收電路Q(chēng)9的電源輸入端，雙音多頻(DTMF)解碼器IC22的電源輸入端相連接，三極管Q4集電極接電源端，三極管Q10發(fā)射極接地，同時(shí)，電源控制電路Q(chēng)11的輸出端再通過(guò)一隔離二極管D9分兩路分別與按鍵S2一端及微處理器IC21的P1.2口相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表，其特征在于紅外線數(shù)據(jù)接收裝置IC30的電源端與開(kāi)關(guān)三極管Q18的集電極相連接，三極管Q18的基極控制端與微處理器IC25的P3.4口相連接，三極管Q12的基極控制端E通過(guò)積分電路(R62、C50)分別與按鍵S4一端及微處理器IC25的P3.0口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的預(yù)付式遙控控制的計(jì)量表，其特征在于在接收控制裝置中設(shè)有低電壓檢測(cè)電路IC26(XC61A)，其輸出端分別與微處理器IC25的P1.4口和三極管Q12的基極相連接，電源端接電源輸入端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及水、電、氣計(jì)量裝置,特別是一種預(yù)付式、遙控控制的水、電、氣計(jì)量表。它包含遙控裝置、接收控制裝置、執(zhí)行轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及計(jì)量單元裝置,其目的是設(shè)計(jì)一種能夠無(wú)線遙控發(fā)送水、電、氣用量的計(jì)量表。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有硬件安全,用戶操作方便;與供應(yīng)公司控制系統(tǒng)結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交易等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D1/00GK2490550SQ0123370
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者潘挺宇 申請(qǐng)人:潘挺宇