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

隨著電子通信與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠程抄表技術(shù)在水、電和煤氣計量方面得以推廣應(yīng)用。為適應(yīng)這個發(fā)展方向，在研制出有線遠傳水表及其數(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，以實現(xiàn)遠傳水表抄表系統(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RS-485總線和集中器連接，集中器通過調(diào)制解調(diào)器MODEM和電話網(wǎng)連接進行遠程通訊，將數(shù)據(jù)通過電話網(wǎng)傳輸給上位機管理系統(tǒng)，在降低成本的同時提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ撓到y(tǒng)具有良好的伸縮性，同時，上位機管理系統(tǒng)也可以和銀行聯(lián)網(wǎng)，組成四級網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)功能擴展奠定了基礎(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數(shù)轉(zhuǎn)盤上方附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤（本設(shè)計0.01m3）位上，計數(shù)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過雙干簧管各一次，在信號端產(chǎn)生兩個計量脈沖。當接收到有效計脈沖時，單片機由休眠模式轉(zhuǎn)為工作模式，由微處理器執(zhí)行相應(yīng)的計費程序。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)計使用了雙干簧管傳感器，即當檢測到一個干簧管吸合時，先記錄下來，再檢測另一個干簧管，只有檢測到另一個干簧管吸合后才認為信號有效。接線圖如圖1所示。

　　1.2　液晶顯示電路及顯示器

　　MSP430F413單片機內(nèi)置一個24×4段的液晶顯示驅(qū)動器。本設(shè)計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，漢字數(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（當余額顯示為負時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（階梯水價時，每種水價水量的噸限）顯示、單價（當前水價）顯示、當前日期及當前時間之外，還具有提醒用戶及時充值的信息及顯示錯誤信息的功能。如：表示強磁干擾，（注：閥門會關(guān)閉）；表示欠壓狀態(tài)。

　　1.3　閥門控制電路

　　本設(shè)計采用小功率電機通過減速，直接驅(qū)動球閥開閉。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，水阻小。缺點是球閥的球環(huán)加工精度要求高，使用一段時間后由于水垢或微顆粒等使轉(zhuǎn)動阻力增大，設(shè)計中采用每月定時開關(guān)閥門幾次來解決這一問題。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)議與集中器進行通信，集中器通過MODEM與上位機相連。RS-485相對于RS-232成本低，驅(qū)動器和接收器價格便宜，并且只需要單一的一個+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動輸出需要的1.5V的壓差。通信接口如圖4所示。