针对传统水表落后产生的一系列问题,国家建设部提出了城镇居民住宅“三表出户”的要求。所以目前国内的很多水表生产厂家都在进行产品新型化的探索,大部分采用单片机技术,智能水表系统的实用性研究己成为当前仪表行业的热点之一。本文介绍的就是一种基于MSP430F413单片机的智能水表的设计。
本论文以智能IC卡水表系统为研究对象,重点探讨了基于MSP430F413型超低功耗单片机在低功耗智能仪表上的应用与开发。论文首先提出利用IC卡技术智能水表系统的总体设计方案;设计了系统控制的硬件电路结构和研究了软件控制流程的实现,采用软硬件结合的方法,对系统的低功耗、抗干扰性设计及安全性问题作了一定的分析与研究。
MSP430F413简介
TI公司MSP430 F413系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器,其中包括一系列器件,它们针对不同的应用而由各种不同模块组成。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6μs的时间内被激活到正常的工作方式。MSP430F413系列单片机的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,其内置的硬件乘法器大大增强了其功能并提供了与软硬件相兼容的范围,提高了数据处理能力。
智能水表的工作原理
本文设计的智能水表的工作原理:用户先购买IC卡(用户卡),并携带IC卡至收费工作站交费购水,工作人员将购水量等信息写入卡中。用户将卡插入IC卡水表表座内时,IC卡水表内单片机识别IC卡密码,校验并确认无误后,将卡中购水量与表内剩余水量相加后(初次使用时,剩余水量为零),写入IC卡水表内的存储器,进而控制电阀开通阀门供水。
用户在用水过程中,带磁感器的叶轮在水流的冲击下转动,通过磁传递,带动上表罩上的梅花齿轮转动并使多极齿轮转动,实现机械累计计量,每当计量到0.01m3时由位于0.01m3处的计量传感器向单片机发出同步的计量脉冲信号,此时,MSP430F413将输入的有效脉冲计入并计算用水量,IC卡水表内剩余水量就会相应的减少一个计量单位,累计用水量就会增加一个计量单位,LCD显示屏上显示剩余水量等相关用水数据。当剩余水量