基于MSP430單片機的智能網絡水表抄表系統設計

隨著電子通信與計算機網絡技術的發展，遠程抄表技術在水、電和煤氣計量方面得以推廣應用。為適應這個發展方向，在研制出有線遠傳水表及其數據采集器的基礎上，開發了專用的數據集中器，以實現遠傳水表抄表系統。該系統有三層網絡結構：上位機管理系統、集中器和智能網絡水表。智能網絡水表通過RS-485總線和集中器連接，集中器通過調制解調器MODEM和電話網連接進行遠程通訊，將數據通過電話網傳輸給上位機管理系統，在降低成本的同時提高了數據傳輸的可靠性。該系統具有良好的伸縮性，同時，上位機管理系統也可以和銀行聯網，組成四級網絡，為后續功能擴展奠定了基礎。

　　1　智能網絡水表

　　智能網絡水表的工作原理是在普通轉盤計數的水表中加裝干簧管和永磁鐵。雙干簧管固定安裝在計數轉盤上方附近，永磁鐵安裝在計數盤（本設計0.01m3）位上，計數盤每轉一圈，永磁鐵經過雙干簧管各一次，在信號端產生兩個計量脈沖。當接收到有效計脈沖時，單片機由休眠模式轉為工作模式，由微處理器執行相應的計費程序。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單片機內置一個24×4段的液晶顯示驅動器。本設計中選用的液晶顯示器是定制生產的字符式液晶顯示器，其視屏尺寸是65mm×40mm，漢字數字協調美觀。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狀態、表內剩余金額（當余額顯示為負時表示水表處于透支狀態）、累積用水量、電池狀態、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：閥門會關閉）；表示欠壓狀態。

　　1.3　閥門控制電路

　　本設計采用小功率電機通過減速，直接驅動球閥開閉。其優點是結構相對簡單，水阻小。缺點是球閥的球環加工精度要求高，使用一段時間后由于水垢或微顆粒等使轉動阻力增大，設計中采用每月定時開關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

　　智能網絡水表采用專用協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）的電源來產生差動輸出需要的1.5V的壓差。通信接口如圖4所示。