基于MSP430單片機的智能型復(fù)費率單相電能表設(shè)計

本設(shè)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、傳輸距離大于1km、傳輸速率達250kb/s。單片機可以通過RS485總線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(dāng)前的電量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),構(gòu)成了主從式的RS485通信應(yīng)用系統(tǒng)。

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時發(fā)送器可以工作。DI為輸入端,A、B為輸出端。當(dāng)DE為0 時,發(fā)送器停止工作,且輸出端為高阻。 為輸入使能端,為0時允許接收器工作,A、B為輸入端,RO為輸出端; 為1時接收器被禁止,RO為高阻狀態(tài)。MSP430通過P2.1和P2.2來控制收發(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(shè)計

2．1 軟件設(shè)計思想

單相復(fù)費率電能表的軟件主要是實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)采集和處理，并通過RS485接口實現(xiàn)與抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

2．2 軟件程序框圖

系統(tǒng)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(shù)，結(jié)合當(dāng)前時段和費率，累計用戶峰、平、谷各時段的實際用電量。

通信模塊的功能是按照通訊規(guī)約實現(xiàn)與抄表器和抄表系統(tǒng)的可靠通信，由抄表系統(tǒng)讀取用戶電量數(shù)據(jù)和設(shè)置時段、費率、地址等電表參數(shù)。

顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時間、上月電量等信息。

3 系統(tǒng)抗干擾性設(shè)計

智能復(fù)費率電能表主要是基于單片機的系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)極易受到強電磁場、溫度、濕度等的干擾，在諸多干擾源中，來自電網(wǎng)電壓的波動、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(xù)正常工作。電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，微機系統(tǒng)難以恢復(fù)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(guī)定為高級中斷，使系統(tǒng)能夠及時對掉電作出反應(yīng)，在掉電中斷子程序中，首先進行現(xiàn)場保護，把當(dāng)時的重要狀態(tài)參數(shù)、中間結(jié)果、某些片內(nèi)專用寄存器的內(nèi)容一一從片外RAM中調(diào)入單片機內(nèi)部 RAM中；其次是對有關(guān)外設(shè)做出妥善處理，使外設(shè)處于某一個非工作狀態(tài)，最后在片內(nèi)RAM的某些單元做上特定標(biāo)記。采用上電自動復(fù)位電路，使單片機上電后保持兩種確定的狀態(tài)，要么復(fù)位，要么工作，電源突然出現(xiàn)的短脈沖不會造成異常狀態(tài)，確保系統(tǒng)正常工作。

4 結(jié)束語

智能型復(fù)費率電能表作為一個智能型器件,十分適用于高層建筑、密集的住宅區(qū)等密集用戶區(qū)的集中管理,配合適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)約，可以方便的與管理計算機接口或通過集控器構(gòu)成遠程自動抄表網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計方案采用低功耗器件,成本較低,便于集成。經(jīng)過試驗,本文所設(shè)計的復(fù)費率電能表的各項技術(shù)指標(biāo)均達到國家多費率電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),具有一定的推廣價值和較好的市場前景。

參考文獻
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[3] 緱冬青等.基于ＲＳ485串行口的自動抄表系統(tǒng).[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2003.(1).