基于MSP430单片机的智能网络水表抄表系统设计

随着电子通信与计算机网络技术的发展，远程抄表技术在水、电和煤气计量方面得以推广应用。为适应这个发展方向，在研制出有线远传水表及其数据采集器的基础上，开发了专用的数据集中器，以实现远传水表抄表系统。该系统有三层网络结构：上位机管理系统、集中器和智能网络水表。智能网络水表通过RS-485总线和集中器连接，集中器通过调制解调器MODEM和电话网连接进行远程通讯，将数据通过电话网传输给上位机管理系统，在降低成本的同时提高了数据传输的可靠性。该系统具有良好的伸缩性，同时，上位机管理系统也可以和银行联网，组成四级网络，为后续功能扩展奠定了基础。

　　1　智能网络水表

　　智能网络水表的工作原理是在普通转盘计数的水表中加装干簧管和永磁铁。双干簧管固定安装在计数转盘上方附近，永磁铁安装在计数盘（本设计0.01m3）位上，计数盘每转一圈，永磁铁经过双干簧管各一次，在信号端产生两个计量脉冲。当接收到有效计脉冲时，单片机由休眠模式转为工作模式，由微处理器执行相应的计费程序。其硬件主要包括：微处理器、脉冲采集电路、液晶显示电路、阀门控制电路、通信接口电路等。

　　1.1　脉冲采集电路

　　本设计使用了双干簧管传感器，即当检测到一个干簧管吸合时，先记录下来，再检测另一个干簧管，只有检测到另一个干簧管吸合后才认为信号有效。接线图如图1所示。

　　1.2　液晶显示电路及显示器

　　MSP430F413单片机内置一个24×4段的液晶显示驱动器。本设计中选用的液晶显示器是定制生产的字符式液晶显示器，其视屏尺寸是65mm×40mm，汉字数字协调美观。液晶显示电路及显示器如图2所示。

　　液晶显示器作为水表的输出接口，除了显示电磁阀门的开关状态、表内剩余金额（当余额显示为负时表示水表处于透支状态）、累积用水量、电池状态、本月累积用水量、分段（阶梯水价时，每种水价水量的吨限）显示、单价（当前水价）显示、当前日期及当前时间之外，还具有提醒用户及时充值的信息及显示错误信息的功能。如：表示强磁干扰，（注：阀门会关闭）；表示欠压状态。

　　1.3　阀门控制电路

　　本设计采用小功率电机通过减速，直接驱动球阀开闭。其优点是结构相对简单，水阻小。缺点是球阀的球环加工精度要求高，使用一段时间后由于水垢或微颗粒等使转动阻力增大，设计中采用每月定时开关阀门几次来解决这一问题。阀门控制电路如图3所示。

　　1.4　通信接口

　　智能网络水表采用专用协议与集中器进行通信，集中器通过MODEM与上位机相连。RS-485相对于RS-232成本低，驱动器和接收器价格便宜，并且只需要单一的一个+5V（或者更低）的电源来产生差动输出需要的1.5V的压差。通信接口如图4所示。