基于MSP430單片機的智能網絡水表抄表系統設計

　　在遠程集中抄表系統中，集中器起著數據中轉和總線隔離的作用，負責上位機和網絡水表的聯系。其主要功能有兩項：一是完成與水表的通信，根據系統下達的指令抄收水表的數據或檢測狀態，可以定時抄收也可以實時抄收；二是根據系統要求完成與上位機的通信，將水表的數據信息或狀態信息傳輸給上位機管理系統。根據系統需求，集中器主單片機采用Microchip公司的PIC16F84芯片，其內部帶有64字節的EEPROM，用來儲存水表的工作參數，如用水量、狀態、地址編碼等。這些數據在水表工作期間可能不斷變化，而又要求系統斷電之后不能丟失，在系統下次加電工作時自動恢復原先的數據。現場調試一般用到安裝了專用測試軟件的便攜機。便攜機接口協議為RS-232，因此集中器電路設中需預留一個RS-232接口，采用MAX232芯片。

　　2.1　集中器硬件設計

　　集中器由主控芯片PIC16F84、上行通信接口電路、下行通信接口電路、電源電路等幾部分組成。集中器硬件電路如圖5所示。

　　1）上行通信接口電路：集中器通過上行通信接口電路和調制解調器MODEM相連，然后再通過電話網和上位機管理系統進行通信，如圖5（a）所示。

　　2）下行通信接口電路：用來和智能網絡水表進行通信，采用RS-485總線傳輸方式，如圖5（b）所示。使用MAX485芯片和智能網絡水表進行通信。

　　2.2　集中器軟件設計

　　集中器的軟件設計主要包括集中器主程序的設計、集中器接受命令子程序的設計、集中器向采集器發命令子程序軟件的設計、集中器向PC機應答子程序的設計。集中器主程序流程圖如圖6所示。

　　2.3　上位機與集中器之間通信協議的幀格式

　　上位機與集中器之間通信協議的幀格式有命令幀格式和應答幀格式。通信協議的幀格式由幀頭、類型碼、地址碼、數據碼、校驗碼和幀尾組成，其定義如表1所示。各個部分的具體含義解釋如下：

　　1）幀頭：一幀的起始字節，代表一個新幀的開始1個字節，命令幀固定為1AH，應答幀固定為ICH.

　　2）類型碼：1個字節，命令幀類型碼用來規定上位機管理系統下達指令的具體內容，不同的內容對應不同的類型碼。集中器執行相應指令后上傳相應的應答幀類型碼，不同的內容對應不同的類型碼，命令幀和應答幀類型碼如表2所示。

　　3）地址碼：8個字節，本地址碼依次為集中器號（4個字節），智能網絡水表號（4個字節）。

　　規定前4個字節全F代表所有集中器，后4個字節全F代表所有智能網絡水表。

　　4）數據碼：2～10個字節，包括設置集中器和水表的號碼、設置集中器的密碼、設置的時間、水表的狀態、水表上傳的數據等。

　　5）校驗碼：1個字節，本設計采用累加和校驗，對幀頭、類型碼、地址碼和數據域進行字節累加，結果取1個字節。集中器接收到指令后，對指令的相應字節進行累加，然后再與校驗字相比較。

　　6）幀尾：表示一幀的結束字節，命令幀固定為IBH;應答幀固定為DH.