专利名称：Ic卡预付费单相电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型属于检测用电量的电度表，具体为一种IC卡预付费单相电度表。
目前，社会上正在制造和广泛使用中的电度表大都为传统的感应式字轮显示电度表或其它方式显示计量电量的机械式电度表，这类传统的电度表由于需采用先用电后收费的管理办法，因此，供电部门需先垫付巨额资金，给供电部门造成较大的经济困难，同时需投入大量的人力从事抄表收费工作，造成人力的浪费，另外，由于其本身结构所限不具有防止电度表逆转窃电的功能，每年因窃电而给国家造成一定程度的经济损失，这是传统的电度表不可克服的缺陷。
本实用新型的任务在于为克服传统电度表存在的上缺陷，提供一种具有自动控制功能的预付费后用电、且具有结构紧凑、制造成本低、易于普及特点的新型IC卡预付费单相电度表。
本实用新型的任务是采取如下方案实现的。
附
图1给出了本实用新型的方框图；附图2给出了本实用新型的电原理结构图。
在附图1中，(1)为电量显示电路，(2)为电量脉冲采集处理电路，(3)为低压检测电路，(4)为复位电路，(5)为电量存储电路，(6)为购电量读入电路，(7)为电源控制输出电路，(8)为状态指示电路，(9)为发声电路，(10)为时钟电路，(11)为CPU电脑芯片，(12)为电源电路，(13)为机械式电度表，(14)为IC卡。
在附图2中，IC1采用型号为89C2051的CPU电脑芯片，IC2采用型号为LM293的比较器集成电路，1C3、IC4、IC5、IC6采用型号为74LS164的串行移位寄存器集成电路，IC7采用型号为TCRT1000的光电传感器，IC8采用型号为NE555的时基集成电路，IC9采用型号为ATMEL24C02的电擦除可编程序直读存储器集成电路，IC10采用型号为SMA-008D的IC卡座，LED1-LED4采用型号为LA3911的数码管。
以下将根据附图1对本实用新型的连接结构作如下描述根据附图1，本实用新型由机械式电度表(13)、IC卡(14)和包括电量显示电路(1)、电量脉冲采集处理电路(2)、低压检测电路(3)、复位电路(4)、电量存储电路(5)、购电量读入电路(6)、电源控制输出电路(7)、状态指示电路(8)、发声电路(9)、时钟电路(10)、CPU电脑芯片(11)、电源电路(12)所组成的智能控制装置三部分组成。其特征在于a、在所述的机械式电度表(13)内转盘的下圆平面上从圆心至圆周边涂有黑色窄带，并将电量脉冲采集电路(2)中的光电传感器设置于该转盘的下侧；b、所述的智能控制装置以如下连接方式构成在CPU电脑芯片(11)的输出口P3.0和P3.1端即第2和3脚连接有四位数码管电量显示电路(1)，在CPU电脑芯片(11)的复位端RESET即第一脚连接有复位电路(4)CUP电脑芯片(11)的输出口P3.4端即第8脚与电量脉冲采集处理电路(2)的信号输出端相连接；在CPU电脑芯片(11)的XTAL1和XTAL2端即第4和5脚连接有时钟电路(10)，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.1端即第13脚连接有低压检测电路(3)，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.6和P1.7端即第18脚和19脚连接有电量存储电路(5)，CPU电脑芯片(11)的输出口P1.6、P3.7、P3.2、P3.3、P1.7即第18、11、6、7、19脚与购电量读入电路(6)相连接，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.5端即第17脚连接有220V(AC)电源控制输出电路(7)，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.2、P1.3、P1.4端即第6、7、8脚连接有状态指示电路(8)，在CPU电脑芯片(11)的P1.0端即第12脚连接有发声电路(9)。
以下将根据附图2对本实用新型的具体结构进一步描述如下A、本实用新型所述的电量脉冲采集电路(2)主要由光电传感器IC7、时基集成电路IC8、晶体三极管T1、发光二极管L1组成，其具体连接结构为+5V电源通过电阻器R9后与IC7第1脚相连接，IC7的第2脚与公共地端相连接，IC7的第3脚与+5V电源相连接，其第4脚与IC8的第2和第6脚短路相连接并通过电阻器R10后与公共地端相连接，IC8的第4脚和第8脚与+5V电源相连接，IC8的第1脚与公共地端相连接，IC8的第5脚和第3脚分别通过电容器C2和C3后与公共地端相连接，IC8的第3脚与CPU电脑芯片IC1的输出口P3.4端即第8脚相连接并分别通过电阻器R12和R13后与T1的基极和+5V电源相连接，T1的发射极与公共地端相连接，其集电极与L1的负极相连接，L1的正极与+5V电源相连接。
B、本实用新型所述的低压检测电路(3)主要由比较器集成电路IC2、可调电阻器VR1、稳压二极管DZ1组成，其具体连接结构为IC2的第1脚与CPU电脑芯片IC1的输出口P1.1端即第13脚相连接，并通过电阻器R1后与+5V电源相连接，IC2的第8脚和第4脚分别与+5V电源和公共地端相连接，IC2的第3脚和第2脚分别通过电阻器R3和R2后与+5V电源相连接，IC2的第3脚还通过由R4和VR1组成的串联电路后与公其地端相连接，IC2的第2脚还与DZ1的负极端相连接，DZ1的正极端与公共端相连接。
C、本实用新型所述的复位电路(4)的具体连接结构为在CPU电脑芯片1C1的复位端RESET即第一脚与电容器C4的负极端相连接，并通过电阻器R14后与公共地端相连接，电容器C4的正极端与+5V电源相连接。
D、本实用新型所述的电量存储电路(5)主要由电擦除可编程序直读存储器集成电路IC9组成，其具体连接结构为IC9的第2、3、4脚与公共地端相连接，第7、8脚与+5V电源相连接，第5脚和第6脚分别与CPU电脑芯片IC1的输出口P1.6、P1.7端即第18、19脚和购电量读入电路(6)中的IC卡座的第3、6脚相连接。
E、本实用新型所述的购电量读入电路(6)主要由晶体三极管T2、IC卡座IC10组成，其具体连接结构为T2的发射极与+5V电源相连接，基极通过电阻器R15后与CPU电脑芯片IC1的输出口P3.5端即第9脚相连接，T2的集电极与IC10的第8脚相连接，IC10的第6和第7脚分别与IC1的输出口P1.7和P3.3即第19脚和第7脚相连接，IC10的第3和第4脚分别与ICI的输出口P1.6和P3.7端即第18脚和第11脚相连接，IC10的第1脚与公共地端相连接。
F、本实用新型所述的电源控制电路(7)由晶体三极管T3、继电器J、电容器C1、二极管D1、电阻器R16组成，其具体连接结构为晶体三极管T3的基极通过电阻器R16后与CPU电脑芯片IC1的输出口P1.5端即第17脚相连接，其发射极通过设置于IC卡座中的常闭接触开关SW1后，与IC1的输出口P3.2端即第6脚相连接，其集电极与公共地线之间跨接有由继电器J的启动线圈和二极管D1、电容器C1组成的并联电路，继电器J的常闭触点串接在交流220V电源线之间。
G、本实用新型所述的状态指示电路(8)，由电阻器R17、R18、R19和发光二极管L2、L3、L4组成，其具体连接结构为CPU电脑芯片IC1的输出口P1.2、P1.3、P1.4端即第14、15、16脚分别通过电阻器R19、R18、R17后和发光二极管L4、L3、L2的负极端相连接，发光二极管L2、L3、L4的正极端与+5V电源相连接。
H、本实用新型所述的发声电路(9)由电阻器R20和蜂鸣器F1组成，其具体连接结构为在CPU电脑芯片IC1的输出口P1.0端即第12脚与+5V电源之间通过电阻器R12串接有蜂鸣器F1。
I、本实用新型所述的时钟电路(10)由晶体振荡器OSC和电容器C5和C6组成，其具体连接结构为在CPU电脑芯片IC1的XTAE1和XTAL2之间即第4和第5脚之间跨接晶体振荡器OSC，并分别通过电容器C5和C6与公共地端相连接。
J、本实用新型所述的电源电路(12)为+5V直流电源。
以下将根据附图对本实用新型的工作过程作如下描述本实用新型IC卡预付费单相电度表工作时，由电源电路(12)输出+5V电源供给各部分电路工作，当电源电路通电后，+5V电压加到电容器C4和电阻器R14上，由于电容器(4)上的电压不能跃变，使CPU的第1脚产生一个由高到低的电平变化，最后变成0电平，使CPU复位，同时由电容器C5、C6和晶体振荡器OSC组成CPU的时钟电路，为CPU提供工作时钟，使CPU进入内部工作程序，此时CPU首先进行内部初始化，消四位数字显示为全黑，置CPU的P1.4、P1.3、P1.2端为高电平，使L2、L3、L4不发光，然后读取内部存储器IC9的电量数据，使CPU的P1.7送出同步时钟，接到IC9的串行时钟端即第6脚，CPU的P1.6接收IC9串行数据由CPU把得到的串行数据变为字节数据并进行判断是否为零，如果为零，CPU的P1.5送出低电平信号，通过R16送到三极管T3的基极，使T3导通，继电器J动作，断开220V交流输出电源线，从而实现自动切断用户供电电源的任务；如果内部电量数据不为零，CPU的P1.5输出高电平，经R16送到三极管T3的基极，使T3截止，继电器不动作，220V交流电压正常输出，从而实现自动接通用户供电电源的任务；如果内部存储电量小于10度，CPU的P1.0端即第12脚输出低电平，使蜂鸣器F1工作发出声音，提示用户，电量快用完了，需重新购电，从而实现自动提示用电户的任务；如果内部电量数据不为零，则CPU对P3.4脚的电量脉冲进行检测、累计，每累计电度表常数个脉冲，记为一度电，每累计电度表常数十分之一个脉冲，记为0.1度电，例如，电度表的表常数为600，则当检测到600个脉冲记为一度电，每60个脉冲记为0.1度电，每用完0.1度电，CPU对IC9存储的电量数据减0.1度，对0.1度的减除处理是CPU首先读入IC9内的电量数据，在CPU内减去0.1后再写入IC9，对IC9的写操作是这样进行的，首先把电量数据变为8位串行数据，由CPU的P1.6脚送到IC9的第5脚，P1.7输出同步时钟送到IC9的6脚，在同步时钟的作用下，电量数据逐位写入IC9中，电量脉冲的检测是通过电量脉冲采集电路(2)实现的，因光电传感器IC7置于电度表内转盘的下方，在转盘下表面从轴心至圆周设置了一条黑色窄带，当黑带没有转到IC7上方时，IC7内的发光二极管发出的光经转盘反射到IC7内的三极管基极，三极管导通，+5V电压经IC7的第3脚送到IC7的第4脚、IC7的第4脚成为高电平，使IC8、6、2脚成为高电平，IC73脚变为低电平，从而使CPU的P3.4脚为低电平，该低电平经R12加到三极管T1的基极，从而使T1截止，发光管L1不发光，当转盘上的黑色窄带经过IC7上方时，IC7内发光二极管发出的光不能发射到IC7内三极管的基极，使其三极管截止，IC7的第4脚经R10接地，使其第4脚为低电平，这时IC8的6、2脚变为低电平，使IC8的第3脚输出高电平，CPU的P3.4变为高电平，该高电平经R12使三极管T1导通，电量脉冲指示二极管L1发光，从而实现自动显示的功能。
当存有所购电量的IC卡插入IC卡座IC10时，IC10内的接触开关SW1断开，使CPU的P3.2脚由高电平变为低电平，使CPU进入外部中断0子程序，CPU从P3.5脚送出低电平信号，经电阻R15送到三极管T2的基极，使T2饱和导通，+5V电压经T2加到IC卡的电源脚8脚，CPU的P1.7输出低电平并加到IC卡的时钟脚6脚，同时CPU的P3.3端输出高电平并加到IC卡的复位端第7脚，然后CPU的P3.3端变为低电平，使IC卡复位，然后CPU的P3.7端输出低电平并加到IC卡的4脚，CPU的P1.7送出脉冲信号，使IC卡内的地址计数器指向IC卡内密码区，P1.6送出密码数据与IC卡内密码进行比较，如果密码比较正确，则读入IC卡内的电量数据，对IC卡的读操作是这样实现的，首先P3.7输出低电平接到IC卡的4脚，P3.3输出低电平送到IC卡的7脚，在P1.7端送出的脉冲信号的作用下，把IC卡内部地址计算日指针指向电量数据存放区，然后在P1.7送出的时钟的作用下，P1.6从IC卡的第3脚输入IC卡内存储的电量串行数据，CPU把串行数据变为8位字节数据，与从内部电量存储器IC9内读入CPU的数据相加，然后再写入IC9，CPU再对IC卡进行写0操作。消除IC卡内数据为0，同时CPU把相加所得的电量数据转换，由P3.0输出，送到IC3至IC6的A、B脚，CPU的P3.1送出同步时钟信号，把P3.0输出的中行数据送到IC3至IC6的Q0至Q7脚，使数码管LED1至LED2显示内部现有的电量数据。CPU对IC卡的操作完成后，其P3.5脚输出高电平，使T2截止，停止为IC卡供电。当IC卡拨出后，IC卡座IC10内的SW接通，使CPU的P3.2变高电平，CPU测得P3.2为高电平后，从P3.0送出全1数据，在P3.1送出的同步时钟的作用下，送到IC3至IC6的Q0至Q7脚，使数码管熄灭。
本实用新型的低压保护过程为，当CPU进入正常工作后，每2ms对IC2送来约power信号进行检测，一旦power变为低电平，CPU进入低压处理程序，P1.5输出低电平，使T3导通，继电器动作断开220V电源，并把电量数据存入IC9中，从而实现自动保护的功能。
综上所述，可有效的实现本实用新型的任务，为社会提供一种具有自动控制功能的预付费后用电，且具有结构紧凑，制造成本低，易于普及特点的新型IC卡预付费单相电度表。
权利要求1.IC卡预付费单相电度表，包括电量显示电路(1)、电量脉冲采集处理电路(2)、低压检测电路(3)、复位电路(4)、电量存储电路(5)、购电量读入电路(6)、电源控制输出电路(7)、状态指示电路(8)、发声电路(9)、时钟电路(10)、CPU电脑芯片(11)、电源电路(12)、机械式电度表(13)、IC卡(14)，其特征在于a、在所述的机械式电度表(13)内转盘的下圆平面上从圆心至圆周边涂有黑色窄带，并将电量脉冲采集电路(2)中的光电传感器设置于该转盘的下侧；b、所述的智能控制装置以如下连接方式构成在CPU电脑芯片(11)的输出口P3.0和P3.1端即第2和3脚连接有四位数码管电量显示电路(1)，在CPU电脑芯片(11)的复位端RESET即第一脚连接有复位电路(4)；CUP电脑芯片(11)的输出口P3.4端即第8脚与电量脉冲采集处理电路(2)的信号输出端相连接；在CPU电脑芯片(11)的XTAL1和XTAL2端即第4和5脚连接有时钟电路(10)，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.1端即第13脚连接有低压检测电路(3)，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.6和P1.7端即第18脚和19脚连接有电量存储电路(5)，CPU电脑芯片(11)的输出口P1.6、P3.7、P3.2、P3.3、P17即第18、11、6、7、19脚与购电量读入电路(6)相连接，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.5端即第17脚连接有220V(AC)电源控制输出电路(7)，在CPU电脑芯片(11)的输出口P1.2、P1.3、P1.4端即第6、7、8脚连接有状态指示电路(8)，在CPU电脑芯片(11)的P1.0端即第12脚连接有发声电路(9)。
2.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的电量脉冲采集处理电路(2)主要由光电传感器IC7，时基集成电路IC8、晶体三极管T1、发光二极管L1组成，其特征在于+5V电源通过电阻器R9后与IC7第1脚相连接，IC7的第2脚与公共地端相连接，IC7的第3脚与+5V电源相连接，其第4脚与IC8的第2和第6脚短路相连接并通过电阻器R10后与公共地端相连接，IC8的第4脚和第8脚与+5V电源相连接，IC8的第1脚与公共地端相连接，IC8的第5脚和第3脚分别通过电容器C2和C3后与公共地端相连接，IC8的第3脚与CPU电脑芯片IC1的输出口P3.4端即第8脚相连接并分别通过电阻器R12和R13后与T1的基极和+5V电源相连接，T1的发射极与公共地端相连接，其集电极与L1的负极相连接，L1的正极与+5V电源相连接。
3.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的低压检测电路(3)主要由比较器集成电路IC2、可调电阻器VR1、稳压二极管DZ1组成，其特征在于IC2的第1脚与CPU电脑芯片IC1的输出口P1.1端即第13脚相连接，并通过电阻器R1后与+5V电源相连接，IC2的第8脚和第4脚分别与+5V电源和公共地端相连接，IC2的第3脚和第2脚分别通过电阻器R3和R2后与+5V电源相连接，IC2的第3脚还通过由R4和VR1组成的串联电路后与公其地端相连接，IC2的第2脚还与DZ1的负极端相连接，DZ1的正极端与公共端相连接。
4.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的复位电路(4)，其特征在于在CPU电脑芯片IC1的复位端RESET即第一脚与电容器C4的负极端相连接，并通过电阻器R14后与公共地端相连接，电容器C4的正极端与+5V电源相连接。
5.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的电量存储电路(5)主要由电擦除可编程序直读存储器集成电路IC9组成，其特征在于IC9的第2、3、4脚与公共地端相连接，第7、8脚与+5V电源相连接，第5脚和第6脚分别与CPU电脑芯片IC1的输出口P1.6、P1.7端即第18、19脚和购电量读入电路(6)中的IC卡座的第3、6脚相连接。
6.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的购电量读入电路(6)主要由晶体三极管T2、IC卡座IC10组成，其特征在于T2的发射极与+5V电源相连接，基极通过电阻器R15后与CPU电脑芯片IC1的输出口P3.5端即第9脚相连接，T2的集电极与IC10的第8脚相连接，IC10的第6和第7脚分别与IC1的输出口P1.7和P3.3即第19脚和第7脚相连接，IC10的第3和第4脚分别与IC1的输出口P1.6和P3.7端即第18脚和第11脚相连接，IC10的第1脚与公共地端相连接。
7.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的电源控制电路(7)由晶体三极管T3、继电器J、电容器C1、二极管D1、电阻器R16组成，其特征在于晶体三极管T3的基极通过电阻器R16后与CPU电脑芯片IC1的输出口P1.5端即第17脚相连接，其发射极通过设置于IC卡座中的常闭接触开关SW1后，与IC1的输出口P3.2端即第6脚相连接，其集电极与公共地线之间跨接有由继电器J的启动线圈和二极管D1、电容器C1组成的并联电路，继电器J的常闭触点串接在交流220V电源线之间。
8.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的状态指示电路(8)，由电阻器R17、R18、R19和发光二极管L2、L3、L4组成，其特征在于CPU电脑芯片IC1的输出口P1.2、P1.3、P1.4端即第14、15、16脚分别通过电阻器R19、R18、R17后和发光二极管L4、L3、L2的负极端相连接，发光二极管L2、L3、L4的正极端与+5V电源相连接。
9.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的发声电路(9)由电阻器R20和蜂鸣器F1组成，其特征在于在CPU电脑芯片IC1的输出口P1.0端即第12脚与+5V电源之间通过电阻器R12串接有蜂鸣器F1。
10.根据权利要求1所述的IC卡预付费单相电度表，所说的时钟电路(10)由晶体振荡器OSC和电容器C5和C6组成，其特征在于在CPU电脑芯片IC1的XTAL1和XTAL2之间即第4和第5脚之间跨接晶体振荡器OSC，并分别通过电容器C5和C6与公共地端相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种IC卡预付费单相电度表,是由机械式电度表(13)、电量脉冲采集处理电路(2)、低压检测电路(3)、复位电路(4)、电量存储电路(5)、购电量读入电路(6)、电源控制输出电路(7)、状态指示电路(8)、发声电路(9)、时钟电路(10)、CPU电脑芯片(11)、电源电路(12)所组成的智能控制装置三部分组成,并将脉冲采集电路(2)中的传感器置于涂有黑色窄带的机械式电度表中的内转盘的下侧,具有自动控制功能,且具有结构紧凑,制造成本低,易于普及的特点。
文档编号G01R11/02GK2284961SQ9624813
公开日1998年6月24日 申请日期1996年10月25日 优先权日1996年10月25日
发明者韩百生, 刘长华, 袁桂芬, 黄伟, 房程明, 张业承 申请人:济南四达计算机公司