TM卡信息纽扣在预付费水表中的应用

引 言

智能水表是一种涉及到多方面技术整合的机电一体化系统,在计量控制精度、功耗、数据保密性、动作可靠性等方面都有严格的性能要求。目前,国内企业与研究机构主要致力于远传表有线水表网络和IC卡预付费智能卡无线水表网络方面的研究开发。远传表有线网络系统需要配套的远传通信网络支持,其初期投资大,因此只适用于在一些新建住宅小区组成相对独立的小网;而后者的网络服务可由银行的金融网络提供,应用储值卡作为网络传输介质,可容易地组建城域网,不但适用于新建住宅小区,还可在旧水网系统改造中发挥极大作用,特别适合我国现阶段的国情。目前,预付费智能水表主要采用IC卡,在信息保密性与防盗用性能方面存在明显不足。本文研究应用Dallas公司的TM卡半导体信息纽扣作为充值存储介质,构建预付费智能卡式冷水水表,在基表上附加计量控制器和管道开闭控制阀门,实现预付费智能卡式水表的设计。

1 TM卡信息纽扣应用研究

1.1 TM卡信息纽扣简介

作为一种便携式信息载体,Dallas公司的iButton信息纽扣[1]可靠安全,特别适宜作为预付费充值载体。它采用直径17 mm、厚3~6 mm的纽扣状不锈钢外壳封装,内部由I/O处理器和存储器两个基本部分组成,其内部结构如图1所示。作为一种新颖的智能化信息载体,iButton信息纽扣采用接触式存取方式的存储器(Touch Memory,简称TM卡),以1-Wire规范作为通信协议,其外壳为信号地,用1根数据线按照特定的时序要求由数据线逐位与外界交换数据。与微处理器的典型接口电路如图2所示,当外部上拉引线接触到其信号线时,可自动发出下拉报到脉冲,存取操作极为方便。

笔者在TM卡智能预付费冷水水表项目研究中,通过对IC卡、TM卡的存储数据格式、保密性能以及耐用性等多方面性能进行比对研究,最终选定TM卡作为水表智能信息存储介质。TM卡采用不锈钢外壳封装,无易损部件或易腐部件,具有携带方便、抗撞击、防水渍、耐腐蚀、抗磁扰、防折叠等显著特点,适用于恶劣的环境。1-Wire通信协议使得TM卡存取数据极为方便,与触头轻轻一碰,瞬间即可完成数据信息的读写操作;其完善的保密存取方式,确保数据信息具有相当高的安全可靠性。TM卡与普通IC卡的性能比较如表1所列。

1.2 1-Wire通信协议与读写控制程序设计