IC卡有線電視收費控制器的設計與研制

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者：邢武等   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月22日

0 引言

    隨著IC 卡有線應用技術的深人推廣，物業(yè)管理現(xiàn)代化水平的不斷提高，IC卡有線電視收費系統(tǒng)應運而生。IC卡有線電視收費系統(tǒng)的出現(xiàn)，解決了過去有線電視行業(yè)收費難、管理難的問題，也使得用戶收費方式更加方便、靈活。我們設計的IC卡有線電視收費系統(tǒng)，它主要由計算機網(wǎng)絡管理軟件系統(tǒng)和用戶有線電視收費控制器組成。本文主要介紹的是用戶有線電視收費控制器的設計。

1 IC卡有線電視收費控制器模式

    當用戶將含費IC卡(以日期形式存儲)，插人收費控制器后，雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器接通視頻信號，這時用戶可正常收視。當交費日期到達時，收費控制器雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器斷開視頻通道，這時用戶須重新持卡交費。將含費IC卡再次插人收費控制器后，方可繼續(xù)收視。正常情況下，雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器處于接通狀態(tài)，用戶正常收視。只有當特殊事件發(fā)生時，才會影響雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器通斷狀態(tài)。如圖1所示。

圖 1

2 IC卡有線電視收費控制器組成與功能

    IC卡有線電視收費控制器由低功耗單片機、雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器、串行日歷時鐘、非易失存儲器、液晶顯示、電源電壓檢測器、、電池組等組成(如圖2)。其中IC卡采用88SC 102加密卡，其特點為容量大，安全性好。

圖 2 IC卡有線電視收費控制器

2.1低功耗單片機PIC 16C57

    PIC 16C57單片機具有低成本、高性能、低功耗、易編程等特點，平時處于睡眠狀態(tài)時，狀態(tài)功耗<=1 µA。

    PIC 16C57單片機通過IC卡控制電路可實現(xiàn)對IC卡讀寫器操作，同時可將卡內(nèi)有用信息經(jīng)識別處理后存儲于非易失存儲器中，并定時對日歷時鐘和電池電壓進行檢測，將有關信息通過控制器接口在液晶上顯示出來。單片機輸出口與驅動電路相連，從而實現(xiàn)對雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器的通斷控制。

2.2 雙穩(wěn)態(tài)視頻信號控制器開關

    目前，對視頻信號通斷控制普遍采用繼電器或高頻電子開關。繼電器在工作狀態(tài)時，需要較大的維持電流，還容易受電干擾、機械沖擊和振動等而改變通、斷狀態(tài);普遍高頻電子開關，無論采用分立元件或集成芯片，都會對有線電視信號產(chǎn)生不同程度的干擾或衰減，且在特高頻頻段內(nèi)難以有效關斷信號。

    針對以上問題，我們研制了由直流微電機和一種特定的機械結構組成的控制方法，可以理想地實現(xiàn)對有線電視信號可靠接通和關斷。在接通和關斷狀態(tài)時，無功耗，而且通、斷狀態(tài)十分穩(wěn)定，除了通、斷控制信號外，其它電干擾、機械沖擊和振動等都無法改變其通、斷狀態(tài)。采用該方法實施的有線電視信號控制裝置，在接通時，可以實現(xiàn)有線電視信號高保真?zhèn)鬏?在關斷時，能可靠關斷。表1為控制邏輯表，其中A,B為控制器的兩個電信號輸人端。

2.3 串行日歷時鐘

    IC 卡有線電視收費器日歷時鐘采用可涓流充電的DS1302芯片，其應用電路結構簡圖如圖3所示。其中，單片機口線RB7, RB6, RBS分別與
DS13 02的RST,I/ 0和SCLK相連，Vcc2接主電源，Vcc I接3V備用電池。為防止備用電池電能下降，應打開涓細流充電器，向備用電池充電。當主電源電壓下降或掉電時，自動切換到備用電池供電。

圖 3 IC卡有線電視收費控制器電路結構簡圖

    在調(diào)試日歷模塊過程中，要注意以下幾個問題:

    (1) 控制口線
    在DS13 02內(nèi)部三根控制口線RST,SCLK,I/O分別接有40k下拉電阻，保證在上電時RST為低電平。特請注意，數(shù)據(jù)輸人/輸出時，在SCLK的上升沿，I/0管腳為三態(tài)。

    (2) 晶體振蕩器
    晶振可選KDS7D規(guī)格，且為32.768kHz。晶振與DS 1302直接連接，無需外接其它元件，最好不要在振蕩器兩端并電容到地，以免影響計時精度。如果有精度誤差，可在振蕩器兩端并6µF左右的電容。要特別提醒的是，由于振蕩信號較弱，用普通示波器很難觀察到晶振的振蕩波形。

    (3) 初始化寄存器
    與日歷 、時鐘相關的寄存器共有7個，存放的數(shù)據(jù)為BCD碼形式。秒寄存器的第7位為時鐘暫停位，當此位置為1時，時鐘振蕩器停振，DS 1302進人低功耗守候狀態(tài);置為0時，則時鐘振蕩器工作。初始化時要對全部7個寄存器(80h,82h,---,8ch)定義初值，否則，DS1302將在低功耗守候狀態(tài)。若采用涓細流充電，則涓細流充電器寄存器(90h)，可以定義初值為b7h，即選用一個二極管串8k電阻向備用電源涓細流充電。最大涓細充電電流為:

    Imax = ( 5 V一0.7V )/8 K= 0 .54 mA。為防止任何其它寄存器的誤寫操作，可以將控制寄存器(8Eh)的第7位定義成寫保護(即該位置1)0
2.4 數(shù)據(jù)非易失存儲電路

    非易失存儲器采用24LC01芯片，可用來長期可靠存儲系統(tǒng)內(nèi)重要數(shù)據(jù)。用戶卡插人系統(tǒng)后，卡內(nèi)密碼、卡號等關鍵數(shù)據(jù)將以密文形式通過單片機被存儲在存儲器24LC01中。用戶使用時，動態(tài)數(shù)據(jù)也將隨時被準確記錄于存儲器24LC01中。

2.5 降壓監(jiān)測電路

    降壓監(jiān)測采用S80751，當系統(tǒng)電池電壓在正常值時，電壓監(jiān)測芯片580751的輸出腳1腳為高，當系統(tǒng)電池電壓低于5.1V時，電壓監(jiān)測芯片580751的輸出腳1腳變?yōu)榈?。單片機檢測到低電平后，將控制液晶顯示欠壓，以提醒用戶更換電池。

2.6 電池盒拉開狀態(tài)監(jiān)測電路

    當電池盒關閉時，保護電路輸出端為高電平;當電池盒拉開時，保護電路輸人端為低電平。單片機監(jiān)測到低電平后，將視頻信號切斷，直到電池安裝好并將電池盒推人表內(nèi)，保護電路輸出端重新變?yōu)楦唠娖胶髥纹瑱C才會重新將視頻信號接通。

2.7 液晶及聲光報警電路

    液晶采用PHILIP標準12C通訊模塊制作，可顯示欠壓、欠費、視頻信號切斷、卡誤四種信息狀態(tài)及其任意組合。聲光報警電路采用高亮LED和高響蜂鳴器，由單片機控制發(fā)出聲光報警。

3 軟件主流程圖

軟件采用PIC 16C5X框圖如圖4所示。

作者簡介：
中國科學院合肥智能機械研究所    邢武 陳家林 龍飛 李鋒 姚玉寶 唐冰

【參考文獻】
DS1302T rickleC hargeT imekeepingC hip.D ALLASS emiconductor Corpomtion,1999
蔡純潔，邢武編.PIC16/17單片機原理和應用.合肥:中國科學技術大學出版社，1997