引言

   居民用天燃氣的計費多年來一直是由抄表人員定期走家串戶抄寫每月燃氣的數據，進行計算，再收取費用。此方法存在著工作量大，收費時間長，收費困難，效率低的問題。采用IC卡 預付費燃氣表是解決上述問題的有效方法。

2 IC卡燃氣表的工作原理

   IC卡燃氣表采用現成的機械式燃氣表的計量機構，通過光電或霍爾元件將天然氣的流量轉為電信號輸入單片機進行計量。當從IC卡中讀入EEPROM中的用氣量被扣除完以前將會提醒用戶提前購氣，否則一旦用氣量被扣除完將會關閉氣閥，直到用戶購買的用氣量讀入燃氣表中才會重新開啟閥門供氣。

3 IC卡燃氣表的基本結構

   IC卡燃氣表的組成框圖如圖1所示，由電源部分、IC卡部分、單片機、EEPROM及顯示部分、電磁閥等組成。

3.2 IC卡部分

   由于收費系統中采用IC卡存儲用戶所購買的用氣量，如果一旦IC卡被非法復制，必將給煤氣公司造成巨大的損失。所以沒有加密功能的一般存儲器卡是不能用于該系統中的。

圖1 IC卡燃氣表組成框圖

    現在有一些單位在IC卡燃氣表中采用滾動編碼方式，即IC卡采用存儲器卡。IC卡與燃氣表是一一對應的，IC卡中的用氣量一旦被正確讀入，燃氣表就會自動按照事先設計好的算法，計算出下一次正確從IC卡中讀入數據的地址和數據格式并寫入IC卡。下一次在購買用氣量時，煤氣公司的IC卡讀寫器會根據IC卡中的信息，將用戶所購買的用氣量按約定地址和格式寫入IC卡。從上述可知數據讀出之后IC卡即便完全復制成被讀出以前的樣子仍不能使燃氣表正確工作，從而達到保密的目的。但此方法仍不是十分可靠。因為非加密的存儲器卡中的內容是可以不受限制地隨意讀取。不法分子可以拿剛購買了用氣量的IC卡用通用編程器將其中的內容讀出保存起來，然后將該IC卡插入燃氣表，IC卡中的內容將被讀出，同時被寫入新的加密信息，再用通用編程器將此IC卡中的內容讀出，反復多次以后，比較各次IC卡中內容的變化就可能找出其規律，最后就可能破解加密算法，進行非法復制IC卡，牟取不法利益。后果非常嚴重，輕者使煤氣公司遭受一定損失，重者使投資數百萬建立的計量收費系統崩潰。所以這里一定要采用帶有超長加密位和重試計數器的保密IC卡芯片X76F100。
   X76F100的主要技術特點：

• 64位密碼保護且讀寫密碼分開；
• 密碼由用戶編寫；
• 帶密碼重試計數器，只允許8次錯誤密碼輸入；

• 2線串行接口及1M時鐘速率；
• 數據擦寫次數10萬次；
• 數據保存時間100年。

3.3 單片機、EEPROM及顯示部分

   目前市面上供貨快捷，價格低廉，性能良好的單片機有LG公司的GMS97系列OTP（一次燒寫型）單片機，該系列型號齊全，用戶可根據自己的需要選一款資源、性能剛好滿足要求的型號就行了，這樣硬件資源利用最充分，成本也就降低了。現在有些單位由于考慮到低功耗的原因選用MICROCHIP公司的單片機，其工作電流為2mA，而GMS97L51的工作電流為11mA。但在燃氣表中可采用軟件和硬件相結合的方法使單片機長期處于睡眠狀態，使其長期工作的平均電流與PIC系列單片機一樣,甚至更低。單片機采用GMS97L51,由于該芯片有32個I/O口，故信號采集、閥門控制、IC卡讀寫及LCD顯示均可完成，不需另擴I/O口，故存儲器可采用帶看門狗、上電復位和512字節EEPROM的X25045。其看門狗溢出時間有4檔可選：禁止，200ms，600ms，1.4s。上電復位脈沖的寬度為200ms，因此可采用看門狗每隔200ms產生一次復位，加上上電復位所需的200ms，即每隔400ms單片機從睡眠模式中喚醒進行檢測、控制和顯示，運行時間只有10ms左右，再進入睡眠狀態，直到下一次被喚醒，由于燃氣表的計數速度很慢，其最小的計量刻度也需幾秒，因此上述方法是完全可行的。
   燃氣表顯示采用LCD，電池低壓報警和提醒用戶購買用氣量可采用蜂鳴器。

3.4 電磁閥部分

   在IC卡燃氣表中，當氣量用完后或電池電壓過低時會自動關閉氣閥。此電磁閥要求功耗很低，閥體全密封，內部密封用橡膠均有抗腐蝕，抗老化的性能，保證長期工作的可靠。閥門的開啟和關閉均由燃氣表內部的電容的貯能供電，若閥門在開啟狀態更換電池時，燃氣表將首先關閉氣閥。閥門只是在開啟和關閉的過程中才耗電，平時不耗電。通過改變電磁閥中電流方向來控制電磁閥的關閉和開啟。