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3.5 看门狗电路

　　在有大容量电容的供电电路中,电源充放电速度缓慢,普通的RC复位电路经常不能产生正确的复位。在用户的正常使用过程中,更不允许燃气表死机的情况出现。为此采用74HC14设计了兼有上电复位、看门狗、低功耗低成本的振荡器型的复位、监控电路(低成本看门狗电路),如图4所示。图中,30kΩ电阻配合104电容及二极管,组成RC上电复位;在3V工作电压时,该看门狗清除时间间隔必须小于0.9秒。本设计的燃气表中,CPU每0.5秒唤醒1次,以检测并累计燃气脉冲,同时发出高电平宽度为20μs的清狗脉冲。另外,74HC14的其他门还用于燃气脉冲的整型电路和IC卡座时钟线的隔离电路中。

3.6 控制阀驱动电路

　　燃气阀门采用了专门设计的低功耗自保持阀门,只有在开关过程中耗电,平常不耗电。电磁阀驱动电路如图5所示。开关电压最低要求2.5V,开阀时最大电流约120mA,最大时间2秒;关阀时消耗电流最大为100mA,最大时间1秒。开阀有到位检测开关,如果开阀超时,则CPU发出阀门故障报警信号,同时关闭阀门。阀门驱动电路采用了0.22ΩF/5.5V电容的单独供电电源VDD(见图3),以保障开关阀门成功。

3.7 IC卡接口电路

　　IC卡接口直接执行人机交互,最有可能受到有意或无意的损坏,最常见的现象是短路、高压串入,因此接口电路必须具备完善的保护功能。IC卡座及保护电路如图6所示。CPU发现IC SWITCH为低电平后,知道有卡插入,则启动3.58MHz晶体振荡,输出-IC PWR CTRL低电平,给卡座供电,随后经过5ms延时再从IC VCC端检查卡座的电源是否准确。这可以用单片机的A/D转换器检测,如果电压太低,立即关闭供电放弃读卡。每一根信号线上具有由正温度系数热敏电阻(MZ12A-75S102M008,阻值为1000Ω,动作电流16mA)和嵌位二极管(1N4148)构成的限流限压保护电路,以防止外部高压串入。因电源线上阻值不能太大,热敏电阻要单独选取,故选择MZ12A-3R5N010(阻值为3.5Ω,动作电流200mA)。

3.8 开盖检测电路

　　如图7所示,S1是一个簧片,在燃气表出厂表壳盖上时是闭合的,当燃气表被打开表盖时,S1断开。图7中左、右2个电路虽然都能检测到开盖,即开盖时“开盖检测”端子都有电平变化,但左边电路的功耗明显比右边电路的功耗大。首先,由于CPU的输入管脚允许有最大3μA的漏电流,200kΩ的电阻不能再增大阻值,否则会影响高低电平的判断。设VCC=3V,左边的静态电流为3V/200kΩ=15μA,右边的静态电流为3V/1MΩ=3μA,其电流是前者的1/5,故本设计采用右边的电路。CPU在每0.5秒唤醒时间内检测“开盖检测”端子,一旦发现开盖,将关闭阀门、报警、并记录一次开盖事件到SAM模块中。

关键词： 燃气 设计 IC CPU SAM 模块 基于 转换器