基于MSP430單片機的智能型復費率單相電能表設計

本設計采用Maxim公司生產(chǎn)的MAX487芯片作為RS485通信收發(fā)器[3],MAX487芯片具有RS-485通信協(xié)議,可以帶下位機128個(gè)、傳輸距離大于1km、傳輸速率達250kb/s。單片機可以通過(guò)RS485總線(xiàn)方式與主控計算機相連,主控計算機可以向智能電表發(fā)出遙控指令,采集到當前的電量數據和歷史數據,構成了主從式的RS485通信應用系統。

MAX487與MSP430的接口電路如圖4所示。圖中DE為發(fā)送器使能端,DE為1時(shí)發(fā)送器可以工作。DI為輸入端,A、B為輸出端。當DE為0 時(shí),發(fā)送器停止工作,且輸出端為高阻。 為輸入使能端,為0時(shí)允許接收器工作,A、B為輸入端,RO為輸出端; 為1時(shí)接收器被禁止,RO為高阻狀態(tài)。MSP430通過(guò)P2.1和P2.2來(lái)控制收發(fā)器的工作狀態(tài),從而達到與主機通信的目的。

2 軟件程序設計

2．1 軟件設計思想

單相復費率電能表的軟件主要是實(shí)現電量數據采集和處理，并通過(guò)RS485接口實(shí)現與抄表系統的數據交換。

2．2 軟件程序框圖

系統主程序框圖如圖5所示。

電量處理模塊的功能是由計量芯片提供計量脈沖，CPU對計量脈沖計數，結合當前時(shí)段和費率，累計用戶(hù)峰、平、谷各時(shí)段的實(shí)際用電量。

通信模塊的功能是按照通訊規約實(shí)現與抄表器和抄表系統的可靠通信，由抄表系統讀取用戶(hù)電量數據和設置時(shí)段、費率、地址等電表參數。

顯示模塊的功能是顯示用戶(hù)的峰、平、谷、總電量及時(shí)間、上月電量等信息。

3 系統抗干擾性設計

智能復費率電能表主要是基于單片機的系統，單片機系統極易受到強電磁場(chǎng)、溫度、濕度等的干擾，在諸多干擾源中，來(lái)自電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、尖脈沖干擾、瞬間斷電對單片機的工作是一些很重要的干擾源，它使單片機不能連續正常工作。電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機系統陷入混亂狀態(tài)，電網(wǎng)電壓恢復正常后，微機系統難以恢復正常，有效的方法就是掉電保護，掉電信號由硬件電路檢測到，加到單片機的外部中斷輸入端。軟件中將掉電中斷規定為高級中斷，使系統能夠及時(shí)對掉電作出反應，在掉電中斷子程序中，首先進(jìn)行現場(chǎng)保護，把當時(shí)的重要狀態(tài)參數、中間結果、某些片內專(zhuān)用寄存器的內容一一從片外RAM中調入單片機內部 RAM中；其次是對有關(guān)外設做出妥善處理，使外設處于某一個(gè)非工作狀態(tài)，最后在片內RAM的某些單元做上特定標記。采用上電自動(dòng)復位電路，使單片機上電后保持兩種確定的狀態(tài)，要么復位，要么工作，電源突然出現的短脈沖不會(huì )造成異常狀態(tài)，確保系統正常工作。

4 結束語(yǔ)

智能型復費率電能表作為一個(gè)智能型器件,十分適用于高層建筑、密集的住宅區等密集用戶(hù)區的集中管理,配合適當的通訊規約，可以方便的與管理計算機接口或通過(guò)集控器構成遠程自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò )。本設計方案采用低功耗器件,成本較低,便于集成。經(jīng)過(guò)試驗,本文所設計的復費率電能表的各項技術(shù)指標均達到國家多費率電能表的技術(shù)標準,具有一定的推廣價(jià)值和較好的市場(chǎng)前景。

參考文獻
[1] 魏小龍. MSP430系列單片機接口技術(shù)及系統方案設計實(shí)例 .[M] .北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2002.
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[3] 緱冬青等.基于ＲＳ485串行口的自動(dòng)抄表系統.[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2003.(1).