ATMEGA48单片机远程抄表系统主控中心的IC卡读写器研发(2)
3.3.2 上位机数据通信 14
3.3.3 AVR单片机模块与射频通讯模块的通信 14
3.3.4 射频通讯模块与IC卡的通信 15
3.3.5 充值/扣款功能 15
3.3.6 IC卡修改功能 16
3.3.7 信息存储功能 16
3.3.8 刷卡显示 16
3.4 程序实际功能实现： 18
4 IC卡读写器系统的调试与分析 21
4.1 硬件部分的搭建 21
4.2 USART调试 21
5 结束语 24
5.1 论文工作总结 24
5.2 工作展望 24
致 谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1 课题的研究背景
热量的准确计量以及对热量的科学合理收费，是保证热量生产、供给及消费公平与效率的基础。近年来，随着国家节能减排工作的不断推进，我国北方地区的新造建筑基本都已安装了热计量表，既有建筑的热计量改造工作也在大力推进，将陆续改变以前按住宅面积收取暖气费的模式，改为按热计量表的计量值进行收费。这种全新的计量收费方式，对于用户来说，多用热多缴费，少用热少缴费，保证了用热公平；对于供热单位来说，节约了能源消耗，提高了供热效能。
新的计费模式虽然提高了能源的使用效率，但同时也带来了收费难的问题。当前，供热公司通常通过M-Bus总线抄表计费，但遇到不缴费或拖延缴费的情况，收缴费用就成了一个难题[1]。常见的控制缴费的方式有如下四种，它们的特征如下：（1）在管道井的进户管道上加装锁闭阀，对不按时缴费的用户，供热单位可将其阀门关闭，但用户可以自行打开阀门。（2）加装一个磁性锁闭阀，一种用户可以配到专用钥匙自行打开的锁闭阀。（3）加装IC卡控制阀，其优点是费用较低，施工简单，而且用户能直观地将所购热量充入阀中，安全可靠[2][3]。其缺点是射频卡的插口会使得电路密封性变差，使得IC卡金属读数端锈蚀，减少控制阀的使用寿命；由于管道井的门平时是上锁的，当某用户需要给阀门充值时，供热单位还得派人上门打开管道井门，很不方便；当用户的剩余热值不足时，用户不能及时知晓，给用户带来不便[4]。（4）目前最新的方法是采用以楼宇集中控制器（简称集中器）为核心的抄表系统，通过加装M-Bus总线远程控制热量阀，供热单位的主控中心通过GPRS网络，给设在住宅楼内的集中器发指令，控制相应的阀门开闭，监控阀门的工作情况并反馈用户剩余热量信息[5]。此方法的主要缺点是操作频繁以及可靠性较差：对于一个小区来说，尚能正常运行，但当用户数量较多时，特别是对于一个城市，供热单位要对每一户的阀门进行一次开关操作，其工作量可想而知。此外，更重要的是，由于GPRS网络环境问题，通信不够稳定，加上远程操作以及线路等原因，很容易产生大面积操作不灵的情况发生[6]。
为了克服上述控制方式的缺点，针对供热系统集中器的智能控制终端[7]。借鉴“分布式计算机控制系统（DCS）”的控制分散、管理集中的基本思想，最新提出了一种灵活可靠的供热系统集中器的智能控制终端[7]。该终端与楼栋集中器配合工作，把一个城市的供热控制系统化整为零，以楼栋集中器为单位，由用户对IC卡充值，通过控制终端进行自助缴费和热量阀的开闭控制。
基于智能控制终端的供热系统分为主控中心端和集中器端两大部分，其中，主控中心端通常设在供热单位，主要承担发卡、充值及集中管理功能，集中器端设在各居民楼，主要承担抄表、阀门开闭等分散控制功能。如图1所示，居民楼的IC卡智能控制终端通过RS232串口与楼栋集中器进行通讯，楼栋集中器通过M-Bus总线与居民楼内用户的热量表和热量阀相连，由控制终端给楼栋集中器发送指令来控制热量阀开启或关闭，控制终端与集中器通过有线方式传输数据，保证控制快捷、安全、可靠[8][9]。用户持IC卡到供热单位的充值终端（该终端与主控中心交换数据）对IC卡进行充值，然后在居民楼的控制终端刷卡来控制热量的使用状态，这样就把主控中心的单一控制权分散到每个楼栋，实现了分散控制。