基于单片机MSP430的智能水表设计

图 １ 系统框图
２ 硬件设计
２．１ Ｍ ＳＰ４３０Ｆ１４９单 片 机 系统 中单 片 机 的 主要 功 能有 ：对 流量 信 号 进行
计 数 ，并计 算 累计 用 水 量 、本 月 用 水 量 和 可用 水 量 ； 从 Ｉｃ卡读 入 购 水 金 额 ，并 计算 购 水 量 ；根 据用 水 量 对 水 表 阀门进 行开关 控 制 ；通过 ＬＣＤ显示 器 显示 相 应 信 息 ；在 低 电压 或 可用 水 量 低 于 阀值 的情 况 下 进 行 报警 。
０ 引言
长期 以来 ，我 国居 民所 使 用 的水 表 普 遍 是普 通 机械 旋翼 湿式 水表 ，此方 式存 在着 收 费周期 长 、收 费 困难 、效率 低 下等缺 点 。随着 生 活水平 的不 断提 高 ， 住 宅 智能化 越来 越受 到 人们 的关 注 ，Ｉｃ卡 智 能水 表 实现 了预付 费 功能 ，不但 使物 业管 理更 加人 性化 ，也 方 便 了节 约水 资源 的科 学管 理 ，而且 “一 卡 通 ”安 全 可 靠 ，给人 们 的生活 带来 了便 利 。 因此 ，研 制一种 低 功 耗 、计量 准确 的智 能水 表显 得极 为重 要 。
１ 系 统 设计
该 智 能 水表 的设 计 原则 是 在 低 功耗 的前 提 下 ， 实 现多 功能 ，组 成框 图如 图 １所 示 。 系统 以价 格 低 廉 、低功耗、性能可靠 的单片机 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９作为核 心 控制 芯片 ，完 成 ＩＣ卡读 写 、流量 采 集 、电 压监 测 、 电磁 阀控制 、ＬＣＤ显示 及报 警功 能 。
收 稿 日期 ：２０１２—０３—１４ 作者简介 ：沈燕妮 （１９８３），女 ，硕士 研究生 ，主要研 究 自动化仪 器仪表 ，嵌入式 开发 与应用等 。
ＩＣ读写 模块 ＋
ＬＣＤ显 示模 块
流量 采集 模块 电压 监测 模块
报警 模 块 ＭＳＰ４３０
— ．１电磁阀控制模块
Ｊ堡堡
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｍ ｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍ ＳＰ４３Ｏ
ＳＯＮＧ Ｗ ｅｉｐｉｎｇ ，ＳＨ ＥＮ Ｙａｎｎｉ ，ＳＵ Ｚｈｏｎｇｅ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｅｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｌａｎｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ “ｃａｒｄ” ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｄｅａ，ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎ ＩＣ ｃａｒｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｉ— ｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＩＣ ｃａｒｄ ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ． Ｄｅｖｉｃｅ ｍ ａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｆｌｏｗ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ， ＩＣ ｃａｒｄ ｒｅａｄｉｎｇ ａｎｄ ｗｒｉｔｉｎｇ， ＬＣＤ ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ ａ— ｌａｒｍ ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅｓ，ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｌｏｗ—ｐｏｗｅｒ，ａｎｔｉ— ｉｎｔｅｒ ｆｅｒｅｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｍｅｔｅｒ；Ｍ ＳＰ４３０Ｆ１４９； ＩＣ ｃａｒｄ；ｌｏｗ—ｐｏｗｅｒ
为便 于 用 户 及 时 购 买 水 卡 ，当用 水 量 为 ５ ｍ
传感器等。其中磁电式传感器结构简单 ，抗干扰能力 时 ，水表 可通 过指示 灯 闪烁及 发 出蜂 鸣声 的方 式 ，提
考虑 到低 功耗 的 系统需求 ，选 用价 格低 廉 、超低 功 耗 的单 片 机 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９。其 具 有 灵 活 的 时钟 设 置 功能 ，并且 可 以快 速 的从 超 低 功耗 状 态 唤醒 ；片 内 的 １２位 Ａ／Ｄ转 换器 ，具有采 样保 持 和 自动扫 描 的特 点 。ＭＳＰ４３０ＦＩ４９提供 的 片 内 的 ＦＬＡＳＨ 为 ６ｏ ｋＢ，同 时片内还提供较多的 ＲＡＭ，以便进行运算处理。
２０１２年第 ４期
工业仪表 与 自动化装置
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基 于 单 片 机 ＭＳＰ４３０的 智 能水 表 设 计
宋伟平 ，沈燕妮 ，宿忠娥
（１．兰州理 工大 学 电气工程 与信 息 工程 学 院 ，兰 州 ７３００５０；２．兰 州城 市 学院 ，兰州 ７３００５０） 摘要 ：以社 区“一卡 通 ”为理 念 ，设 计 了一款 基 于 单 片机 的非 接 触 式 Ｉｃ卡 智 能水 表 ，实现 了水 流量 的 准确采 集 、处理及 Ｉｃ卡 预付 费功能 。装 置主要 包括 流 量 采 集、ＩＣ卡 读 写 、ＬＣＤ显 示及 报 警 、 电磁 阀控 制 、电压监 测 ５个模 块 ，具有 可 靠性 高、低 功耗 、抗 干扰 能 力强的特 点 。 关键 词 ：智能 水表 ；ＭＳＰ４３０Ｆ１４９；ＩＣ卡 ；低 功耗 中图分 类 号 ：ＴＰ３６８．１；ＴＨ８１４ ．２ 文 献标 志码 ：Ａ 文 章编 号 ：１０００—０６８２（２０１２）０４—００５１—０２
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工业仪 表与 自动２ 流 量采 集
ＴＰＳ３８２５—３３监 控 芯 片 进 行 电压 监 测 ，当 电压 低 于
测量水 流量 的传感器很 多 ，目前应用 较多 的有磁 ２．９３ Ｖ时 ，关 阀并 提示用 户更 换 电池 。
电式传感器、光 电式传感器、超声波传感器以及霍尔