基于MSP430 的智能水表设计

对于传统水表, 人工抄表和收费一直是两个效率很低的环节。在我国普遍采用“先用水后收费”的管理方式, 用户拖欠水费的现象时常发生, 供水部门缺乏用水管理的有效手段。作者开发的基于嵌入式智能系统的新型水表是目前解决传统水表缺陷的一种较好的解决方案。由于民用水表不同于工业用仪表, 必须要满足低功耗、低成本的要求。正是基于以上考虑, 我们选择了德州仪器(TI) 公司的MSP430F413 超低功耗单片机作为主控芯片, 开发了一种远程通讯端口的智能水表。这种水表除具有传统水表的功能外, 还具有与楼宇中继器通讯、预存水费、欠费提示、欠费停水等功能, 大大提高了用水管理效率。
1　MSP430 单片机简介
     TI 公司MSP430 系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器, 它们具有16 位RISC 结构, CPU的16 个寄存器和常数发生器使MSP430 微控制器能达到最高的代码效率。灵活的时钟源可以使器件达到最低的功率消耗。数字控制的振荡器(DCO ) 可使器件从低功耗模式迅速唤醒, 在小于6 us 的时间内被激活到正常的工作方式。MSP430 的16 位定时器是应用于工业控制如纹波计数器、数字化电机控制、电表、水表和手持式仪表等的理想配置。内置的硬件乘法器大大加强了其功能并提供了软硬件相兼容的范围, 提高了数据处理能力。MSP430 单片机具有如下特点:
2　系统硬件的组成
     智能水表以MSP430413 单片机为主控芯片, 采用RS2485 总线方式进行通信, 将各种信息送入主控端。水表能够按用户预付费自动开阀送水, 当预付费用完后自动关阀停止供水, 从而达到了“先买水、后用水”、实现“分散使用、集中管理”的目的, 节省了供水部门的人力物力, 提高了效率。水表主要由以下几个单元电路组成: 传感器电路、阀门控制电路、抄表电路、显示电路、电源管理电路、故障处理电路、数据备份电路及时钟电路等, 具体电路结构见图1。
4　结论
     本文利用廉价的超低功耗单片机设计完成了一款可以实现远传功能的智能家用水表的设计。在实际调试和试验过程中, 仪表工作可靠, 满足了设计要求。