IC卡有线电视收费控制器的设计与研制

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：邢武等   人气： 发表时间：2011年09月22日

0 引言

    随着IC 卡有线应用技术的深人推广，物业管理现代化水平的不断提高，IC卡有线电视收费系统应运而生。IC卡有线电视收费系统的出现，解决了过去有线电视行业收费难、管理难的问题，也使得用户收费方式更加方便、灵活。我们设计的IC卡有线电视收费系统，它主要由计算机网络管理软件系统和用户有线电视收费控制器组成。本文主要介绍的是用户有线电视收费控制器的设计。

1 IC卡有线电视收费控制器模式

    当用户将含费IC卡(以日期形式存储)，插人收费控制器后，双稳态视频信号控制器接通视频信号，这时用户可正常收视。当交费日期到达时，收费控制器双稳态视频信号控制器断开视频通道，这时用户须重新持卡交费。将含费IC卡再次插人收费控制器后，方可继续收视。正常情况下，双稳态视频信号控制器处于接通状态，用户正常收视。只有当特殊事件发生时，才会影响双稳态视频信号控制器通断状态。如图1所示。

图 1

2 IC卡有线电视收费控制器组成与功能

    IC卡有线电视收费控制器由低功耗单片机、双稳态视频信号控制器、串行日历时钟、非易失存储器、液晶显示、电源电压检测器、、电池组等组成(如图2)。其中IC卡采用88SC 102加密卡，其特点为容量大，安全性好。

图 2 IC卡有线电视收费控制器

2.1低功耗单片机PIC 16C57

    PIC 16C57单片机具有低成本、高性能、低功耗、易编程等特点，平时处于睡眠状态时，状态功耗<=1 µA。

    PIC 16C57单片机通过IC卡控制电路可实现对IC卡读写器操作，同时可将卡内有用信息经识别处理后存储于非易失存储器中，并定时对日历时钟和电池电压进行检测，将有关信息通过控制器接口在液晶上显示出来。单片机输出口与驱动电路相连，从而实现对双稳态视频信号控制器的通断控制。

2.2 双稳态视频信号控制器开关

    目前，对视频信号通断控制普遍采用继电器或高频电子开关。继电器在工作状态时，需要较大的维持电流，还容易受电干扰、机械冲击和振动等而改变通、断状态;普遍高频电子开关，无论采用分立元件或集成芯片，都会对有线电视信号产生不同程度的干扰或衰减，且在特高频频段内难以有效关断信号。

    针对以上问题，我们研制了由直流微电机和一种特定的机械结构组成的控制方法，可以理想地实现对有线电视信号可靠接通和关断。在接通和关断状态时，无功耗，而且通、断状态十分稳定，除了通、断控制信号外，其它电干扰、机械冲击和振动等都无法改变其通、断状态。采用该方法实施的有线电视信号控制装置，在接通时，可以实现有线电视信号高保真传输;在关断时，能可靠关断。表1为控制逻辑表，其中A,B为控制器的两个电信号输人端。

2.3 串行日历时钟

    IC 卡有线电视收费器日历时钟采用可涓流充电的DS1302芯片，其应用电路结构简图如图3所示。其中，单片机口线RB7, RB6, RBS分别与
DS13 02的RST,I/ 0和SCLK相连，Vcc2接主电源，Vcc I接3V备用电池。为防止备用电池电能下降，应打开涓细流充电器，向备用电池充电。当主电源电压下降或掉电时，自动切换到备用电池供电。

图 3 IC卡有线电视收费控制器电路结构简图

    在调试日历模块过程中，要注意以下几个问题:

    (1) 控制口线
    在DS13 02内部三根控制口线RST,SCLK,I/O分别接有40k下拉电阻，保证在上电时RST为低电平。特请注意，数据输人/输出时，在SCLK的上升沿，I/0管脚为三态。

    (2) 晶体振荡器
    晶振可选KDS7D规格，且为32.768kHz。晶振与DS 1302直接连接，无需外接其它元件，最好不要在振荡器两端并电容到地，以免影响计时精度。如果有精度误差，可在振荡器两端并6µF左右的电容。要特别提醒的是，由于振荡信号较弱，用普通示波器很难观察到晶振的振荡波形。

    (3) 初始化寄存器
    与日历 、时钟相关的寄存器共有7个，存放的数据为BCD码形式。秒寄存器的第7位为时钟暂停位，当此位置为1时，时钟振荡器停振，DS 1302进人低功耗守候状态;置为0时，则时钟振荡器工作。初始化时要对全部7个寄存器(80h,82h,---,8ch)定义初值，否则，DS1302将在低功耗守候状态。若采用涓细流充电，则涓细流充电器寄存器(90h)，可以定义初值为b7h，即选用一个二极管串8k电阻向备用电源涓细流充电。最大涓细充电电流为:

    Imax = ( 5 V一0.7V )/8 K= 0 .54 mA。为防止任何其它寄存器的误写操作，可以将控制寄存器(8Eh)的第7位定义成写保护(即该位置1)0
2.4 数据非易失存储电路

    非易失存储器采用24LC01芯片，可用来长期可靠存储系统内重要数据。用户卡插人系统后，卡内密码、卡号等关键数据将以密文形式通过单片机被存储在存储器24LC01中。用户使用时，动态数据也将随时被准确记录于存储器24LC01中。

2.5 降压监测电路

    降压监测采用S80751，当系统电池电压在正常值时，电压监测芯片580751的输出脚1脚为高，当系统电池电压低于5.1V时，电压监测芯片580751的输出脚1脚变为低。单片机检测到低电平后，将控制液晶显示欠压，以提醒用户更换电池。

2.6 电池盒拉开状态监测电路

    当电池盒关闭时，保护电路输出端为高电平;当电池盒拉开时，保护电路输人端为低电平。单片机监测到低电平后，将视频信号切断，直到电池安装好并将电池盒推人表内，保护电路输出端重新变为高电平后单片机才会重新将视频信号接通。

2.7 液晶及声光报警电路

    液晶采用PHILIP标准12C通讯模块制作，可显示欠压、欠费、视频信号切断、卡误四种信息状态及其任意组合。声光报警电路采用高亮LED和高响蜂鸣器，由单片机控制发出声光报警。

3 软件主流程图

软件采用PIC 16C5X框图如图4所示。

作者简介：
中国科学院合肥智能机械研究所    邢武 陈家林 龙飞 李锋 姚玉宝 唐冰

【参考文献】
DS1302T rickleC hargeT imekeepingC hip.D ALLASS emiconductor Corpomtion,1999
蔡纯洁，邢武编.PIC16/17单片机原理和应用.合肥:中国科学技术大学出版社，1997