閥門控制電路及低電壓電動閥門配合IC卡讀寫電路實現(xiàn)預(yù)付費功能，是預(yù)付費系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，完成對供暖管道的開、關(guān)控制操作。該電路采用單獨電源供電，單片機只需提供相關(guān)操作信號即可。主要由電源電路、驅(qū)動電路和低電壓電動閥門組成，如圖3所示。

低電壓電動閥門選用天津珠峰閥門廠的電動銅球閥，其熱水工作溫度是0~100 ℃，工作電壓是DC 3 V~6 V，閥門控制引出4根線，分別是開閥線、關(guān)閥線、地線和反饋線，非常適合本系統(tǒng)。工作過程如下：當(dāng)開閥線和地線接通電源后，閥門自動轉(zhuǎn)動到全開位置后內(nèi)部自動斷電；當(dāng)關(guān)閥線和地線接通電源時，閥門自動轉(zhuǎn)動到全閉位置后內(nèi)部自動斷電；當(dāng)執(zhí)行閥門的開閥或關(guān)閥時，反饋線會輸出高電平;當(dāng)閥門開到位或關(guān)到位時，反饋線輸出低電平，這樣用單片機控制就非常簡單、高效。

閥門控制電路電源部分主要由電池和電源電壓檢測電路組成，電源采用3.6 V的電池供電。由于電機的最低工作電壓是3 V，所以采用3.1 V的電壓檢測芯片，當(dāng)電源電壓低于3.1 V時，觸發(fā)單片機中斷,系統(tǒng)會關(guān)閉進水閥，同時提示用戶更換閥門控制電路的電源。

驅(qū)動電路主要控制閥門電機的轉(zhuǎn)動方向，當(dāng)需要開閥或關(guān)閥操作時，打開相應(yīng)的電路即可。當(dāng)檢測到閥門已打開或已關(guān)閉后，關(guān)閉電路的電源，以降低功耗。如圖3所示,關(guān)閥電路(Q2，Q7，Q11)受CLO_M端控制，當(dāng)CLO_M為高電平時，Q2、Q7、Q11導(dǎo)通，關(guān)閥端為高電平，開閥端為低電平，執(zhí)行關(guān)閥操作。當(dāng)檢測到反饋端的電平變?yōu)榈蜁r使CLO_M端為低，切斷電源；開閥電路(Q9、Q10、Q3)受OPEN_M端控制，工作過程和關(guān)閥過程類似。

2.4 按鍵及LCD顯示電路

按鍵電路主要功能是完成把微處理器從低功耗模式喚醒并進行讀卡操作。本系統(tǒng)的按鍵電路選用由1個電阻、1個電容和1個按鍵組成的簡易鍵盤，按鍵電路的輸出端接到微處理器的具有邊沿中斷功能的端口，當(dāng)按鍵按下時，觸發(fā)單片機中斷，執(zhí)行讀卡操作。電路中的電阻是限流電阻，以防止電路中的電流太大損壞單片機的端口，電容的作用是消除按鍵抖動。

LCD顯示模塊對卡號、現(xiàn)有熱量、本次所購熱量等信息進行顯示?？紤]到系統(tǒng)的低功耗，選用LCD12864芯片，其電路如圖4所示。它可以在3 V電壓下工作，不僅能顯示英文字符，還能顯示漢字，做到了信息的全中文顯示。不開啟背光，工作電流典型值也只有1.2 mA，在平時不顯示的時候關(guān)閉模塊電源，使顯示模塊消耗的能量很少，完全適合電池供電的低功耗系統(tǒng)。

3 軟件設(shè)計

軟件采用了模塊化設(shè)計，包括主程序和中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序如圖5所示。

主程序完成系統(tǒng)的初始化等操作后進入低功耗模式等待中斷，按鍵中斷服務(wù)程序完成讀卡功能、開關(guān)閥等操作。對于本預(yù)付費模塊，主要是按鍵中斷服務(wù)程序的設(shè)計。本按鍵中斷程序中，射頻卡開啟的時間采用定時器來控制，這樣軟件操作更加合理、功耗小、執(zhí)行效率高。

本文設(shè)計的熱量表預(yù)付費模塊以MFRC522為核心，結(jié)合電動閥門實現(xiàn)了預(yù)付費功能。通過在軟件方面采用中斷方式，在硬件電路中加入電源控制端，使電源可控，因而降低了系統(tǒng)的功耗，實現(xiàn)了系統(tǒng)低成本、高效率，同時實現(xiàn)信息的全中文和標(biāo)準(zhǔn)量綱顯示。該模塊具有功耗低、運行穩(wěn)定的特點，可以很方便地移植到其他系統(tǒng)中，進而提升產(chǎn)品的性能，在實際應(yīng)用中具有較高的參考價值。