基于MSP430單片機(jī)的智能型復(fù)費(fèi)率單相電能表設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用Maxim公司生產(chǎn)的MAX487芯片作為RS485通信收發(fā)器[3],MAX487芯片具有RS-485通信協(xié)議,可以帶下位機(jī)128個(gè)、傳輸距離大于1km、傳輸速率達(dá)250kb/s。單片機(jī)可以通過(guò)RS485總線方式與主控計(jì)算機(jī)相連,主控計(jì)算機(jī)可以向智能電表發(fā)出遙控指令,采集到當(dāng)前的電量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),構(gòu)成了主從式的RS485通信應(yīng)用系統(tǒng)。

MAX487與MSP430的接口電路如圖4所示。圖中DE為發(fā)送器使能端,DE為1時(shí)發(fā)送器可以工作。DI為輸入端,A、B為輸出端。當(dāng)DE為0 時(shí),發(fā)送器停止工作,且輸出端為高阻。 為輸入使能端,為0時(shí)允許接收器工作,A、B為輸入端,RO為輸出端; 為1時(shí)接收器被禁止,RO為高阻狀態(tài)。MSP430通過(guò)P2.1和P2.2來(lái)控制收發(fā)器的工作狀態(tài),從而達(dá)到與主機(jī)通信的目的。

2 軟件程序設(shè)計(jì)

2．1 軟件設(shè)計(jì)思想

單相復(fù)費(fèi)率電能表的軟件主要是實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)采集和處理，并通過(guò)RS485接口實(shí)現(xiàn)與抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

2．2 軟件程序框圖

系統(tǒng)主程序框圖如圖5所示。

電量處理模塊的功能是由計(jì)量芯片提供計(jì)量脈沖，CPU對(duì)計(jì)量脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合當(dāng)前時(shí)段和費(fèi)率，累計(jì)用戶峰、平、谷各時(shí)段的實(shí)際用電量。

通信模塊的功能是按照通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)與抄表器和抄表系統(tǒng)的可靠通信，由抄表系統(tǒng)讀取用戶電量數(shù)據(jù)和設(shè)置時(shí)段、費(fèi)率、地址等電表參數(shù)。

顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時(shí)間、上月電量等信息。

3 系統(tǒng)抗干擾性設(shè)計(jì)

智能復(fù)費(fèi)率電能表主要是基于單片機(jī)的系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)極易受到強(qiáng)電磁場(chǎng)、溫度、濕度等的干擾，在諸多干擾源中，來(lái)自電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、尖脈沖干擾、瞬間斷電對(duì)單片機(jī)的工作是一些很重要的干擾源，它使單片機(jī)不能連續(xù)正常工作。電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機(jī)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，微機(jī)系統(tǒng)難以恢復(fù)正常，有效的方法就是掉電保護(hù)，掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到，加到單片機(jī)的外部中斷輸入端。軟件中將掉電中斷規(guī)定為高級(jí)中斷，使系統(tǒng)能夠及時(shí)對(duì)掉電作出反應(yīng)，在掉電中斷子程序中，首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，把當(dāng)時(shí)的重要狀態(tài)參數(shù)、中間結(jié)果、某些片內(nèi)專用寄存器的內(nèi)容一一從片外RAM中調(diào)入單片機(jī)內(nèi)部 RAM中；其次是對(duì)有關(guān)外設(shè)做出妥善處理，使外設(shè)處于某一個(gè)非工作狀態(tài)，最后在片內(nèi)RAM的某些單元做上特定標(biāo)記。采用上電自動(dòng)復(fù)位電路，使單片機(jī)上電后保持兩種確定的狀態(tài)，要么復(fù)位，要么工作，電源突然出現(xiàn)的短脈沖不會(huì)造成異常狀態(tài)，確保系統(tǒng)正常工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能型復(fù)費(fèi)率電能表作為一個(gè)智能型器件,十分適用于高層建筑、密集的住宅區(qū)等密集用戶區(qū)的集中管理,配合適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)約，可以方便的與管理計(jì)算機(jī)接口或通過(guò)集控器構(gòu)成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計(jì)方案采用低功耗器件,成本較低,便于集成。經(jīng)過(guò)試驗(yàn),本文所設(shè)計(jì)的復(fù)費(fèi)率電能表的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家多費(fèi)率電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),具有一定的推廣價(jià)值和較好的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)
[1] 魏小龍. MSP430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例 .[M] .北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2002.
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