基于IC卡的记录式温度表

基于IC卡的记录式温度表

　　IC卡智能热量表是一个由流量传感器，配对温度传感器，计算器组成的组合式仪表。下面是小编精心整理的基于IC卡的记录式温度表，欢迎大家分享。

　　资料1：

　　摘要：基于IC卡的温度表是一种新颖的现场仪表。它利用IC卡作为信息载体进行双向数据传送，可以共享PC机的强大功能；利用PC机，可对仪表的测量数据进行记录、分析、处理、存档、打印、绘制曲线等，具有记录波形的功能。

　　关键词：IC卡热电阻传感器采样时间

　　1一种新颖的记录仪表

　　温度计是常用的热工仪表，常用于工业现场作为过程的温度测量。在工业生产过程中，不仅需要了解当前温度读数，而且还希望能了解过程中的温度变化情况。最近，笔者设计的基于IC卡的记录式温度表，价格与数字式温度表相近；但可以记录、存储数据，并可通过IC卡与PC机接口，是一种新颖的记录式仪表。

　　该温度表将热电阻传感器测得的温度信号，经过信号调理和A/D转换，在面板上显示，同时将数据存储在仪表中的E2PROM中。在仪表的面板上有一个钥匙小孔，当用户需要时，只要将IC卡插入，即可取出存储的数据。用户将IC卡再插入接在普通PC机打印口上的IC卡读写器，即可将数据送入PC机。利用PC机的强大功能，可进行数据处理、分析、显示、存储、打印。这种仪表不仅可以显示读数，而且还可以记录温度的实时变化。例如，可以显示或打印一个过程的温度曲线。这种温度表用极低的代价，使数字温度表升级成为电记录仪表，实现了仪表的信息化。

　　与集散系统中的仪表相比，该温度表不用连接导线，而且IC卡作为信息载体传送数据。虽然在速度上比不上现场总线的快捷和方便，但同时也避免了拉长线所带来的干扰问题，同时不受距离、仪表数量的限制。因此，适用于分散、固定在工业现场的各种仪表。

　　图1

　　2硬件组成

　　本设计采用铜热电阻作为温度传感器。传感器作为电桥的一臂，用三线制接入电桥。电桥电压经运算放大器7650放大后送入模/数转换器。在本设计中，采用7107作为模/数转换器，7107是三位半双积分式模/数转换器，可直接驱动LED数码管。当前温度值由数码管直接显示。单片机89C51将7107输出的数字量取到计算机中。7107输出的是七段字形代码，位数较多。经逻辑化简后，这三位半数字可简化为16位二进制代码。由软件进行反译码可以得到8421的BCD码。选用7107作为A/D转换器，是考虑到该芯片的性价比高。得到的温度数字量存入仪表内部的E2PROM24C256中。

　　24C256是I2C总线的串行E2PROM。可存放32KB数据，可重复擦写10万次，数据保存100年不丢失，写入时间为10ms，可采用页写入方式，一次写入64字节。在I2C总线上最多可挂接4片24C256芯片，通过地址线A1、A0的硬接线进行选片。

　　IC卡也是由一片24C256芯片组成，IC卡上的插座挂接在I2C总线上。仪表内的24C256片地址是“00”，IC卡上的24C256的片地址是“01”。IC卡上有五个引脚：电源、地、SDA、SCL、RDY。RDY在卡上与地短接，用来给单片机作卡插入判别信号。

　　图1是该温度表的硬件接线原理图。

　　DS1302是一片串行时钟日历芯片，可进行秒、分、时、日、月、星期、年的走时；在芯片内部还有31字节的静态RAM可资利用；在2.5V工作时，芯片电流小于300nA；外接备用电池，在外部停电的情况下可长期正常走时可给系统提供记录数据的实时时间。另外，DS1302内部的RAM可以作NVRAM来使用，存储仪表的工作参数。

　　在单片机的P3.4口线上，接有一只有源讯响器。该讯响器用作IC卡读、写指示和超限报警。在IC卡进行读/写操作时，讯响器发出均匀的“嘟嘟”声。读/写结束后音响停止。如读/写错误，则发出短促报警声。在IC卡未插入的正常工作情况，如温度超过设定值，则发出温度超限报警。

　　3存储分配和软件考虑

　　用于记录式温度表的IC卡有两种：一种用于设定仪表的工作参数，称“参数卡”；另一种用于读取仪表的工作参数和温度数据，称“数据卡”。工作参数包括卡标志字、表号、采样时间、超限设定，时间/日期。标志字用来区别参数卡和数据卡。采样时间可以从1s到1小时任意设定。如按1s的时间间隔进行采样，则最多可存放10小时的数据。如按1次/小时的时间间隔采样温度，则1次可取出8年的温度数据。

　　在主程序中，单片机的工作是按时读取A/D的输出数字量，将数据存入24C256中；并将该数据与超限报警的设置值进行比较，如超过了设定值，则启动讯响器进行报警。

　　每存放一个数据，必须修改一次地址指针。该地址指针存放在DS1302的NVRAM中。在系统停电的情况下，地址指针保存在NVRAM中不致丢失，以便在系统恢复送电时，从该地址继续记录数据。该指针在IC卡读取数据时也作为工作参数一起取走，送入PC机。PC机根据该指针来确定IC卡上的有效数据的长度。该指针不能存放在24C256中，因为E2PROM的写操作次数是有限的。另外，在对7107读数时，为防止7107数字量翻转时可能出现的竞争现象，在程序中安排对A/D进行两次取数。只有在两次取数的值相同时，才认为是一次有效数据，否则应重新取数。

　　在主程序中，单片机扫描RDY信号，判断有无IC卡插入，如有卡插入，则根据卡上的标志字确定是参数卡还是数据卡。不同的卡采用不同的读/写流程。不论何种卡，在读/写操作时都要启动定时器，使讯响器发出均匀的“嘟-嘟”读/写讯号。

　　图2

　　4PC机的管理功能

　　IC卡取出后，数据传送到PC机中。PC机的IC卡读/写器接在PC机的并行打印口的25针插座上，数据从打印口进入计算机。因一般的PC机打印口只有单向输出数据的能力，为了与串行E2PROM实现双向数据传送，在打印插头上外接一块三态门电路，其线路连接如图2所示。PC机数据输出通过三态门送到SDA上。当PC机输入数据时，三态门关闭，SDA上的信号通过打印插头的15脚进入PC机。因读/写电路和IC卡的电流很小，可以从打印口的空闲数据线上取得电源。只要在读/写过程中，将这些线置成高电平即可。

　　PC机对数据的管理采用菜单方式进行，其主菜单如下：

　　①读入IC卡内容并进行数据的分页显示、打印曲线、存档；

　　②半温度表的工作参数写入IC卡；

　　③查看记录在磁盘上的各台仪表的数据；

　　④退出。

　　该程序采用C语言编制，整个程序包括以下几个主要的功能模块：

　　读卡程序模块—将IC卡数据读入PC机内存区，如有错误，给出显示；

　　写卡程序模块—将键盘输入或磁盘上的仪表工作参数写入IC卡，如有错误，给出显示；

　　数据处理模块—将被压缩的二进制数据解压为按时间排列的数据表；

　　显示数据模块—显示运行记录表；

　　显示曲线模块—显示温度-时间曲线，并可根据需要进行X轴放大，Y轴放大。

　　温度表的工作参数和温度数据，均可在PC机屏幕上显示，也可用打印机打印出来。图3是温度表所记录的某过程的温度曲线。

　　结语

　　基于IC卡的记录式温度表是一种具有存储功能的仪表。它在仪表与PC机之间引入了一个简单方便的接口，从而可以利用PC机的强大功能，使仪表成为一个数据采集的黑盒子。只黑盒子里的数据，可以方便地从钥匙孔里取出，从而使温度的实时记录成为可能。这种记录式仪表，不仅适用于温度表，也适用于其它仪表。对于分散在工业现场的各种分立式仪表，这是实现仪表信息化的切实可行的办法。

　　资料2：

　　近年来，西方国家的IC卡技术取得了十分重大的发展。IC卡的发展对于政府的财政管理、减少现金的使用、实现企业经济活动的信息化等经济活动能起到非常重要的作用。当前我国的IC卡发展依然处于基础阶段，在十二五期间，我们应当深入开展IC卡的推广发行，全面改善民生并完善我国社会公共服务。

　　一、金融IC卡在我国的发展现状

　　当前我国发行的金融IC卡数量已达1亿多张，关于其应用的拓展工作也正有序的展开。浙江宁波是我国金融IC卡多应用的第一个试点地区，目前阶段已经实现了在城市管理、医疗卫生、文化教育、公共交通及便民服务等多个行业金融IC卡的应用。四川成都实施了创新，将金融IC卡与“城市一卡通”工程互相结合，用地铁口为切入口是成都市的金融IC卡在各类公共服务领域起到非常重要的作用，首先使其在地铁上得以应用。以此同时，各个地方个分别实现了其在各个领域的运用，梅州、茂名、湛江等等地区分别实现了金融IC卡在公交、食堂、菜市场及加油站等地方的小额支付功能，使其得到了进一步的推广应用。广州大学采用的是金融联名IC卡，实现了大学城内职工、学院及各单位的工作人员身份识别以及日常应用，使其成为大学城内的“一卡通”。湖南将金融IC卡应用拓展到公共服务业，提供给公共汽车、出租车、停车场等相应的服务，如密匙管理、发卡管理等，为这类公共行业提供了良好的便利，节约了其大量的人力、物力及财力，推动了该地区金融IC卡业务的深入推广。

　　二、当前我国金融IC卡行业应用中存在的问题

　　(一)缺乏统一的领导

　　金融IC卡能够得以应用的各个领域均存在较强的独立性，不能做到协调办卡，一卡通用。例如轨道交通、公共汽车、高速公路等这些领域，涉及到的企业主体是不同的。所以许多企业虽然愿意发行金融IC卡，但是由于其资源的垄断性，且各企业间采取的技术标准不同，存在的资金风险较高，不得不推迟该项工作的进行。

　　(二)缺乏统一的规划

　　各行业间没有统一的管理手段及管理措施，所以在推广的时候十分困难。各个行业不能够充分的共享科研成果，针对金融IC卡项目不同企业都存在重复建设的情况，严重浪费了资源。

　　(三)缺乏统一的技术标准

　　当前我国颁布的金融IC卡相关法律法规，除了《中国金融集成电路(IC)卡规范》，还有国家各个部门制定的不同行业的IC卡相关条款，其在上述规范的基础上有一定的改变。例如支付密匙不相同，各个行业的支付标准不相同，这是将金融IC卡在行业应用领域推广开来的主要障碍。

　　(四)商业模式有待完善

　　金融IC卡的主要发展方向就是跨行业应用。但是在初期发展过程中，受到各个行业不同利益需求的影响，推广会有一定的困难。例如在进入银行领域时，需要得到人民银行的支持，与此同时还需要根据市场需求，以此为根据建立良好的商业模式，才能更好地发展。

　　三、金融IC卡的未来发展途径

　　(一)政府加强扶持力度

　　金融IC卡在当前社会经济环境下存在许多优点:保障财物安全、支付便捷等。在金融IC卡领域推广跨行业应用对我国的居民行业卡预付资金能够起到很好的保护作用，能够保护持卡人的预付资金安全，且能让居民在生活中更便捷的出行、购物，在一定程度上是一项重要的民生工程。政府应当站在人民的角度上多思考，给予该行业更多的支持，在政府的扶持下深入的推广金融IC卡业务，最终使金融IC卡成为我国市场经济下新型产业的重点行业。

　　(二)建立跨行业管理机构

　　采取政府牵头模式，使银行业金融机构以及其他金融IC卡应用的相关主管部门互相协调，实现其跨行业合作。对政府、交通以及公共卫生等领域的应用实施统一的筹划，建立相同的行业标准。加强政府的领导作用，以政策优惠或是其他手段调动相关部门的参与积极性，使金融IC卡在各个领域得到全面统一的推广。以政府为主导，带领各行业解决金融IC卡目前发展过程中还存在的重难点问题，推动此项民生工程的平稳迅速发展。

　　(三)建立统一发展规划

　　在政府的领导下，各行业根据自身发展及具体行业性质制定好未来发展规划。该规划要从人民的日常活动着手，为改善居民的生活便利性为基础出发点，将金融IC卡的跨行业应用深入的推广。还可以根据预估的情况，制定金融IC卡项目发展的三年五年规划，并在应用过程中不断完善金融IC卡的稳定性、安全性以及便捷度。

　　(四)加强金融IC卡的应用广度

　　各银行在发行金融IC卡之后，应当致力于完善金融IC卡未来发展前景。以降低金融IC卡发卡成本、增强应用领域来实现消费者对于金融IC卡的依赖性。并在金融IC卡相关的各个领域不断开发研究，不断更新其应用领域，改善消费者的应用体验，让自身的产品更加具有竞争力，最终使用户自发的实现金融IC卡项目的推广。

　　(五)采用多手段宣传营销

　　金融IC卡在推广过程中应当加强自身的宣传营销力度，通过多种手段的宣传手法及营销模式向外推广该项业务，在营销过程中以快捷、安全为宣传点，引起社会各界对金融IC卡的关注。再通过后续一定了解之后，由于金融IC卡其自身具备的多项优势，能使金融IC卡在各行各业得到广泛的应用。

　　四、结束语

　　在各行业内全面推广金融IC卡，能全面降低我国的银行卡风险。与磁条卡相比，金融IC卡存在多方面的优势。所以我们在日后的推广过程中要逐步拓宽金融IC卡的设计领域，使其更具时代竞争力。

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