摘要：在迅速发展的水表行业中，各种新型水表层出不穷，而同时用户的需求也在不断提高。更好的满足广大用户对水表的性能更好，功能更强的要求，是水表开发制造厂商必须努力去做好的。本文介绍了新天公司的一种新型射频卡预付费智能水表，在系统结构及功能性能方面做了详细说明。
一 引言
随着水资源短缺现象的日益严重，合理分配、使用水资源显得越发重要。做为用水量计量工具的水表，受到了越来越多的重视。近几年，水表行业产生了迅速发展的势头，各种新技术不断应用于传统水表，使水表的功能丰富多样，性能更加先进、更加智能化，可靠性、易用性都有了较大改善。
在智能水表开发应用中有许多难点。第一，可靠性。包括三个方面，一是表中存储数据的可靠性，不能出错，尤其是在长期运行或环境恶劣有干扰的情况下；二是计量水量要可靠，不能漏计、多计；三是动作阀门要及时准确。第二，功耗低。因为水表的供电一般采用内部电池，能量有限，延长水表使用寿命就必须降低功耗。第三，解决管理部门抄表、收费的困难。
针对以上问题，我公司设计了一系列射频卡预付费智能水表，并且在市场上取得了良好的业绩。同时针对市场的需求动向，不断进行新产品的开发。本文主要介绍新天公司最新开发的一种射频卡智能水表。
二 硬件方案
系统框图如上图所示。
在水表应用中，MCU（主控制器）大多采用TI 的MSP430单片机、MICROCHIP的PIC单片机。MSP430的优点是功耗低、集成液晶驱动，缺点是价格昂贵。PIC单片机优点是抗干扰能力强，软件开发简单快速，缺点是无内部ROM(非易失性存储器)。本方案中采用ATMEL的AVR单片机，优点是功耗低，集成有内部ROM，且有较大的临时存储器、程序存储器，支持在线编程，可以提高开发效率。同时AVR单片机价格更有优势，可以降低产品成本，因此有较高的性价比。
射频模块支持非接触式E555X卡的读写。非接触式射频卡相对于传统的接触式卡，有安全性高、寿命长、防水抗污、使用方便等优点。射频模块采用低功耗器件，在电压低于2.5V时电路也能可靠的读写卡。对于电池供电的水表系统，这比常用的U2270B芯片更有优势。U2270B的工作电压通常需要7V，因此若用3.6V的锂电池需要2节。本方案中的射频模块可以将系统电池的用量减少至1节，有利于系统成本的降低。
时钟模块采用带有中断输出功能的RX8025芯片。使得系统功能更强，工作模式更灵活。针对目前逐渐盛行的阶梯水价收费的计量场合，产品具有升级的空间。
其它如采样、攻击检测、液晶显示、低电压检测均采用公司已有的技术，经过市场检验，保证了可靠性。
三 软件流程
系统的工作流程如图2所示，系统的工作模式采用看门狗复位与低功耗睡眠相结合的方式。系统的绝大部分时间是处于掉电模式，此时系统处于最低功耗的状态。当一定时间后，看门狗定时器溢出，产生复位，唤醒系统进入工作状态。而用户刷卡的响应则采用中断的方式，当系统处于睡眠状态时，只要有刷卡动作，也可以随时响应，保证工作的及时性、可靠性。
为了保证数据的可靠性，软件处理中对数据的操作进行了多重保护。一是多处存放，可以有效解决数据被干扰的问题。二是充分利用单片机中的存储空间，采用变址的方式操作，可以延长存储器的擦写寿命，即延长单片机的使用寿命。三是在读写卡传输数据时，加入校验，提高纠错能力。
三 功能特点
本方案所设计的水表具有如下功能及特点，
1、 工作可靠。由于系统采用看门狗定时复位的方式，系统具有了自修复能力，保证系统可以长期可靠运行。
2、 功耗低。系统大部分时间处于微功耗状态，只有几个微安的工作电流。只用1节3.6V锂电池，也保证产品使用寿命达到6年以上。
3、 计量准确。对于普通口径的水表，如15，20，25的表，在最大流量时不会漏计采样脉冲。
4、 读写卡及时可靠。由于采用中断响应的方式，在低功耗模式时，可以随时响应刷卡操作。同时新的射频模块提高了单节电池系统读写卡的可靠性。
5、 定时开关阀。避免阀门长期不工作而锈死。
6、 可升级为阶梯水价方式水表。
四 总结
本文介绍的水表已经经过了全面测试，并进行了批量生产，运行稳定，性能良好，符合设计指标。
产品稳定可靠，计量精确，使用简便始终是对水表最根本的要求。新天公司在技术上精益求精，力求产品品质卓越，严格控制产品的质量。在配套的管理软件上，有着多年的开发经验及成功案例，功能齐备，覆盖管理中的各个层面，适合大、中、小型客户。同时管理软件操作简便，技术支持迅速到位。这也增强了新天公司水表的竞争力，便于大规模推广应用。
随着新型元器件的不断出现，新技术的推广，智能水表将不断更新换代、推陈出新，更好的满足用户的需要。
