基于MSP430單片機(jī)的智能網(wǎng)絡(luò)水表抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著電子通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程抄表技術(shù)在水、電和煤氣計(jì)量方面得以推廣應(yīng)用。為適應(yīng)這個(gè)發(fā)展方向，在研制出有線遠(yuǎn)傳水表及其數(shù)據(jù)采集器的基礎(chǔ)上，開發(fā)了專用的數(shù)據(jù)集中器，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳水表抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：上位機(jī)管理系統(tǒng)、集中器和智能網(wǎng)絡(luò)水表。智能網(wǎng)絡(luò)水表通過(guò)RS-485總線和集中器連接，集中器通過(guò)調(diào)制解調(diào)器MODEM和電話網(wǎng)連接進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，將數(shù)據(jù)通過(guò)電話網(wǎng)傳輸給上位機(jī)管理系統(tǒng)，在降低成本的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。該系統(tǒng)具有良好的伸縮性，同時(shí)，上位機(jī)管理系統(tǒng)也可以和銀行聯(lián)網(wǎng)，組成四級(jí)網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)功能擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。

　　1　智能網(wǎng)絡(luò)水表

　　智能網(wǎng)絡(luò)水表的工作原理是在普通轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)的水表中加裝干簧管和永磁鐵。雙干簧管固定安裝在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤上方附近，永磁鐵安裝在計(jì)數(shù)盤（本設(shè)計(jì)0.01m3）位上，計(jì)數(shù)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過(guò)雙干簧管各一次，在信號(hào)端產(chǎn)生兩個(gè)計(jì)量脈沖。當(dāng)接收到有效計(jì)脈沖時(shí)，單片機(jī)由休眠模式轉(zhuǎn)為工作模式，由微處理器執(zhí)行相應(yīng)的計(jì)費(fèi)程序。其硬件主要包括：微處理器、脈沖采集電路、液晶顯示電路、閥門控制電路、通信接口電路等。

　　1.1　脈沖采集電路

　　本設(shè)計(jì)使用了雙干簧管傳感器，即當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)干簧管吸合時(shí)，先記錄下來(lái)，再檢測(cè)另一個(gè)干簧管，只有檢測(cè)到另一個(gè)干簧管吸合后才認(rèn)為信號(hào)有效。接線圖如圖1所示。

　　1.2　液晶顯示電路及顯示器

　　MSP430F413單片機(jī)內(nèi)置一個(gè)24×4段的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器。本設(shè)計(jì)中選用的液晶顯示器是定制生產(chǎn)的字符式液晶顯示器，其視屏尺寸是65mm×40mm，漢字?jǐn)?shù)字協(xié)調(diào)美觀。液晶顯示電路及顯示器如圖2所示。

　　液晶顯示器作為水表的輸出接口，除了顯示電磁閥門的開關(guān)狀態(tài)、表內(nèi)剩余金額（當(dāng)余額顯示為負(fù)時(shí)表示水表處于透支狀態(tài)）、累積用水量、電池狀態(tài)、本月累積用水量、分段（階梯水價(jià)時(shí)，每種水價(jià)水量的噸限）顯示、單價(jià)（當(dāng)前水價(jià)）顯示、當(dāng)前日期及當(dāng)前時(shí)間之外，還具有提醒用戶及時(shí)充值的信息及顯示錯(cuò)誤信息的功能。如：表示強(qiáng)磁干擾，（注：閥門會(huì)關(guān)閉）；表示欠壓狀態(tài)。

　　1.3　閥門控制電路

　　本設(shè)計(jì)采用小功率電機(jī)通過(guò)減速，直接驅(qū)動(dòng)球閥開閉。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，水阻小。缺點(diǎn)是球閥的球環(huán)加工精度要求高，使用一段時(shí)間后由于水垢或微顆粒等使轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，設(shè)計(jì)中采用每月定時(shí)開關(guān)閥門幾次來(lái)解決這一問(wèn)題。閥門控制電路如圖3所示。

　　1.4　通信接口

　　智能網(wǎng)絡(luò)水表采用專用協(xié)議與集中器進(jìn)行通信，集中器通過(guò)MODEM與上位機(jī)相連。RS-485相對(duì)于RS-232成本低，驅(qū)動(dòng)器和接收器價(jià)格便宜，并且只需要單一的一個(gè)+5V（或者更低）的電源來(lái)產(chǎn)生差動(dòng)輸出需要的1.5V的壓差。通信接口如圖4所示。