基于MSP430單片機的智能型復費率單相電能表設計

本設計采用Maxim公司生產的MAX487芯片作為RS485通信收發器[3],MAX487芯片具有RS-485通信協議,可以帶下位機128個、傳輸距離大于1km、傳輸速率達250kb/s。單片機可以通過RS485總線方式與主控計算機相連,主控計算機可以向智能電表發出遙控指令,采集到當前的電量數據和歷史數據,構成了主從式的RS485通信應用系統。

MAX487與MSP430的接口電路如圖4所示。圖中DE為發送器使能端,DE為1時發送器可以工作。DI為輸入端,A、B為輸出端。當DE為0 時,發送器停止工作,且輸出端為高阻。 為輸入使能端,為0時允許接收器工作,A、B為輸入端,RO為輸出端; 為1時接收器被禁止,RO為高阻狀態。MSP430通過P2.1和P2.2來控制收發器的工作狀態,從而達到與主機通信的目的。

2 軟件程序設計

2．1 軟件設計思想

單相復費率電能表的軟件主要是實現電量數據采集和處理，并通過RS485接口實現與抄表系統的數據交換。

2．2 軟件程序框圖

系統主程序框圖如圖5所示。

電量處理模塊的功能是由計量芯片提供計量脈沖，CPU對計量脈沖計數，結合當前時段和費率，累計用戶峰、平、谷各時段的實際用電量。

通信模塊的功能是按照通訊規約實現與抄表器和抄表系統的可靠通信，由抄表系統讀取用戶電量數據和設置時段、費率、地址等電表參數。

顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時間、上月電量等信息。

3 系統抗干擾性設計

智能復費率電能表主要是基于單片機的系統，單片機系統極易受到強電磁場、溫度、濕度等的干擾，在諸多干擾源中，來自電網電壓的波動、尖脈沖干擾、瞬間斷電對單片機的工作是一些很重要的干擾源，它使單片機不能連續正常工作。電網瞬間斷電或電壓突然下降將使微機系統陷入混亂狀態，電網電壓恢復正常后，微機系統難以恢復正常，有效的方法就是掉電保護，掉電信號由硬件電路檢測到，加到單片機的外部中斷輸入端。軟件中將掉電中斷規定為高級中斷，使系統能夠及時對掉電作出反應，在掉電中斷子程序中，首先進行現場保護，把當時的重要狀態參數、中間結果、某些片內專用寄存器的內容一一從片外RAM中調入單片機內部 RAM中；其次是對有關外設做出妥善處理，使外設處于某一個非工作狀態，最后在片內RAM的某些單元做上特定標記。采用上電自動復位電路，使單片機上電后保持兩種確定的狀態，要么復位，要么工作，電源突然出現的短脈沖不會造成異常狀態，確保系統正常工作。

4 結束語

智能型復費率電能表作為一個智能型器件,十分適用于高層建筑、密集的住宅區等密集用戶區的集中管理,配合適當的通訊規約，可以方便的與管理計算機接口或通過集控器構成遠程自動抄表網絡。本設計方案采用低功耗器件,成本較低,便于集成。經過試驗,本文所設計的復費率電能表的各項技術指標均達到國家多費率電能表的技術標準,具有一定的推廣價值和較好的市場前景。

參考文獻
[1] 魏小龍. MSP430系列單片機接口技術及系統方案設計實例 .[M] .北京：北京航空航天大學出版社. 2002.
[2] 陳惠明.等. 多費率電能表的設計.[J]. 電氣技術與自動化.2003.(5).
[3] 緱冬青等.基于ＲＳ485串行口的自動抄表系統.[J].河南科技大學學報(自然科學版).2003.(1).