一种基于物联网的无线数据查询ic卡管理终端的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种基于物联网的无线数据查询1C卡管理终端。
【背景技术】
[0002] 见图1，水资源远程实时监控是提高管理水平，实现水资源统一管理，对获得取水 资源许可的用户的取水流量、水量、压力及取水过程进行实时监测。在传统水资源管理中， 水资源监控工作一般采用专人值班、定时巡查、手动操作、纸制抄表、人工汇总的管理模式 来完成。这不仅加重了管理人员的负担，而且更多时候不能及时获取数据。对于突发的水 资源异常情况，无法及时发现和处理。通过GPRS网络，用自动化测控设备集成的水资源远 程自动监控系统可以从根本上改变这一现状。
[0003] 水资源远程自动化监控系统主要由现场传感器、数据采集处理单元、GPRS数据传 输单元、监控中心服务器以及水资源监控系统软件构成。现场传感器负责实时采集各类水 资源变化的实时数据，数据经由数据采集处理单元记录存储，并定时或根据监控中心的指 令将数据上报给GPRS数据传输单元，在GPRS数据传输单元上配置有检测中心的IP地址和 GPRS网络通信参数，根据参数配置GPRS数据传输单元把采集的数据发送到互联网指定的 监控中心服务器上，监控中心通过监控系统软件将数据自动汇总，形成数据报表或图表，使 得监控人员可以实时、直观地了解水资源的当前情况。
[0004] 因此，数据查询1C卡管理终端就尤为重要了，其可提供客户需要的1C卡查询余 额、用水量、阶梯水量等信息，为单位或家庭了解自己的用水情况的必要设备。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于物联网的无线数据查 询1C卡管理终端，结构小巧，通讯方便，1C卡充值后可以在远程进行查询余额、用水量、阶 梯水量。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
[0007] -种基于物联网的无线数据查询1C卡管理终端，包括微处理器、读卡芯片、存储 器、天线、显示模块，微处理器与读卡芯片是核心元件，微处理器与读卡芯片、存储器、显示 模块连接，读卡芯片与天线连接，读卡芯片采集1C卡信息，通过微处理器处理，由显示模块 显示1C卡信息。
[0008] 所述的微处理器上配有SPI口、JTAG接口。
[0009] 所述的微处理器为STM32F103微处理器。
[0010] 所述的读卡芯片为FM1702SL射频芯片。
[0011] 所述的天线直径为0. 5-1. 5mm，天线电感为800nH_l. 8yH。
[0012] 所述的显示模块上连接有触摸模块。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0014] 采用STM32F103微处理器减小了终端体积，便于携带，通过读卡芯片采集1C卡相 关信息，并可由显示模块显示，通过通过天线进行通讯，实现1C卡数据在物联网上的数据 传输，解决了 1C卡用水客户给予物联网的无线数据查询。采用该规格天线使信号传输更准 确。
【附图说明】
[0015] 图1是水资源远程实时监控系统网络拓扑结构图。
[0016] 图2是本实用新型的硬件组成图。
[0017] 图3是微处理器STM32F103电路图。
[0018] 图4是微处理器与读卡芯片FM1702SL接口电路图。
[0019] 图5是微处理器下载通信接口电路图。
[0020] 图6是天线原理图。
[0021] 图7是读卡程序流程图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的 实施不限于以下的实施方式。
[0023] 见图2, 一种基于物联网的无线数据查询1C卡管理终端，包括微处理器、读卡芯 片、存储器、天线、显示模块，微处理器与读卡芯片是核心元件，微处理器与读卡芯片、存储 器、显示模块连接，读卡芯片与天线连接，读卡芯片采集1C卡信息，通过微处理器处理，由 显示模块显示1C卡信息。
[0024] 其中，微处理器上配有SPI口、JTAG接口。微处理器为STM32F103微处理器。读 卡芯片为FM1702SL射频芯片。天线直径为0. 5-1. 5mm，天线电感为800nH-l. 8yH。
[0025] 见图1，物联网无线数据查询系统的网络拓扑结构，服务器将采集到的发讯水表的 信息通过物联网发送给各个1C卡管理终端，用户到1C卡管理终端读卡。即可以在远程查 询余额、用水量、阶梯水量等信息。
[0026] 见图2, 1C卡管理终端是以微处理器STM32F103和读卡芯片FM1702SL为核心， 加上存储器、天线、显示模块、电源以及各种接口所构成。见图3,STM32F103是基于ARM Cortex-M3内核的，性能高、成本低、功耗低的嵌入式应用实际的32位微控制器。ARM Cortex-M3内核支持Thumb-2指令集，具有更高的指令运算和更强的能力，能完成周期乘法 和硬件除法。STM32系列微处理器具有众多高性能的外设，内置大容量FLASH闪存和SRAM存 储器，还连接有SDRAM存储器。具有丰富的通信接口，此外，还有12位的ADC和DAC模块，以 及DMA控制器，尤其适用于高速的、大容量、的分布式数据采集系统，其工作频率是72MHz， 并且具有很好的性价比，采用此微处理器完成通信模块的控制功能，将射频芯片FM1702SL 与微处理器相连，控制射频芯片准确无误的读取到1C卡内的信息。
[0027] 以控制数码管为核心的显示模块显示所需要给用户的信息，同时控制触摸模块， 将检测的信号进行处理，对系统作出判断。
[0028] 见图4,FM1702SL是基于IS04443的非接触卡读卡机专用芯片。该芯片采用 0. 6ymCMOSEEP-R0M工艺制造，可支持IS04443typeA协议和M1-FARE标准的加密运算。芯 片内部集成了模拟调制解调电路，因而只需搭接外围最少量的电路就可以工作。FM1702SL 芯片支持SPI接口，其数字电路具有TTL、CMOS两种电压工作模式，特别适用于IS04443标 准下的水、电、煤气表等计费系统的读卡器应用。该电路的三路电源都适用于低电压。采用 此芯片实现与天线模块的对接和与单片机的通信。其内置的寄存器使得天线传输信号得以 保留，使用SPI通信接口与单片机进行通信控制。
[0029] 见图3,FM1702SL外围电路徐外置一个13. 56MHz的晶振来提供时钟，同时单片机 做主机，通信芯片FM1702SL做从机，从单片机SPI口获取时钟。通过一定的天线设计得到 相应的数据信息传给单片机处理。
[0030] 图5为STM32F103下载接口电路图。通过JTAG接口实现上位机与单片机通信，将 所编写的程序写入。电路采用上拉电阻的形式保证了下载的稳定性。
[0031] 由于FM1702SL是低功耗设计，因此卡和天线之间的耦合系数必须满族一顶的值， 卡和天线之间的耦合系数不能低于0.3。天线一般为3圈，可为圆形或者方形天线。天线的 直径必须介于0.5~1.5mm之间。天线的电感必须介于800nH~1.8yH之间。天线的电 感通过下列公式计算。
[0032]
[0033] 式中：L:读卡器的天线电感；
[0034] 1 :天线导体长度（一圈）；
[0035]D:天线导体直径（必须介于0? 5~1. 5mm之间）；
[0036]a:天线形状系数（圆环状a= 1. 07;矩形1. 47);
[0037]N:天线导体圈数（三圈）。
[0038] 天线采用65mm*54mm、天线导体宽度为1mm圈数为三圈的方形天线。其硬件电路见 图6。
[0039] 软件设计主要有STM32F103与FM1702SL两个主要部分，STM32F103芯片采用 IAR5. 3开发环境，使用ST官方网站下载的固件函数库。完成建立相应的工程后，开始配置 单片机的基本设计。
[0040] 设置RCC内部实时钟始终使用外部8MHz晶振，给各个模块提供相应的时钟频率， 在本系统中，GPI0A端口、GPI0B端口使用APB2始终电源和备用模块使用APB1时钟。除了 基本的10 口设计和NVIC中断配置外、还加入了实施控制系统RTC功能，使得计数在断电后 仍然能够进行，防止意外时用户的数据丢失。
[0041]FM1702SL与微处理器通信通过SPI接口及固件函数库中的SPI函数值解与微处理 器通信，但是在实际操作中发现这样的方法不稳定，会发生通信出错的情况。所以本系统采 用10 口模拟SPI通信的方式，通过对10的设置来模拟SLK时钟，并且符合SPI接口协议来 发送和接收数据。
[0042]FM1702SL内部具有8组寄存器，每组为一页，包含8个寄存器。其中指令寄存器和 控制寄存器是主要的配置环节。
[0043] 见图7,读卡器的软件流程编写是通过C语言实现的，主要完成STM32F103的初始 化、FM1702SL的初始化、接受命令处理、1C卡读写、放冲突、选卡、密码验证等操作，以及选 择了卡之后对卡内数据的增、减、读、写的操作，同时驱动继电器实现相应操作，达到自动化 查询并控制节水系统的目的。
【主权项】
1. 一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，其特征在于，包括微处理器、读卡 芯片、存储器、天线、显示模块，微处理器与读卡芯片是核心元件，微处理器与读卡芯片、存 储器、显示模块连接，读卡芯片与天线连接，读卡芯片采集IC卡信息，通过微处理器处理， 由显示模块显示IC卡信息。2. 根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，其特征在 于，所述的微处理器上配有SPI口、JTAG接口。3. 根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，其特征在 于，所述的微处理器为STM32F103微处理器。4. 根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，其特征在 于，所述的读卡芯片为FM1702SL射频芯片。5. 根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，其特征在 于，所述的天线直径为〇. 5-1. 5mm，天线电感为800nH_l. 8yH。6. 根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，其特征在 于，所述的显示模块上连接有触摸模块。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于物联网的无线数据查询IC卡管理终端，包括微处理器、读卡芯片、存储器、天线、显示模块，微处理器与读卡芯片是核心元件，微处理器与读卡芯片、存储器、显示模块连接，读卡芯片与天线连接，读卡芯片采集IC卡信息，通过微处理器处理，由显示模块显示IC卡信息。优点是：采用STM32F103微处理器减小了终端体积，便于携带，通过读卡芯片采集IC卡相关信息，并可由显示模块显示，通过天线进行通讯，实现IC卡数据在物联网上的数据传输，解决了IC卡用水客户给予物联网的无线数据查询。采用该规格天线使信号传输更准确。
【IPC分类】G08C17/02, H04L29/08
【公开号】CN204667610
【申请号】CN201520247917
【发明人】武景新
【申请人】武景新
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月22日