基于MSP430单片机的电子式水表设计

kajchild

摘要
! s  I5 H% ^* \# g4 F* U. E文章提出了一种新型的传统机械式水表的数字化设计方法一利用新型机械旋翼多流束水表、MSP430FW425
单片机、液晶显示器等模块组成智能低功耗电子式水表,采用单片机自带的Scan IF流量测量模块进行设计。具有始动
流量小、流量范围宽、测量精度高、数据传输方便、功耗低、抗磁干扰等优点。
关键词
MSP430FW425 单片机Scan IF流量测量模块 电子式水表 阻尼 校准 低功耗
% K) Y, L+ U+ ?. H1 @- y) H! D1引言
9 o  Q. K- N6 u/ J# k随着社会经济的发展和科技的不断进步，人们生活条件逐.
& l" [- r- c# y5 N步提高,同时对住宅的智能化要求也越来越多,一户一表的推
: ^& C( x& k+ d( {3 D  ?, @行,复费率阶梯水价的实施以及供水管理部门提高计量收费管
# C% G/ G2 x$ ]; j8 G* h理的需要,都要求对传统的机械式水表进行变革。提高居民计
量水表的科技水平，实现水表的纯电子数字化计量及远程输
% n  n: j4 b) y6 ?5 L+ M8 D( \出,提高数字化计量水表的运行可靠性、安全性和寿命,是一个
需要迫切解决的问题，是实现节约用水的重要手段。
& _4 p# R3 P+ D7 L传统的水表数字化是指把机械计量数据转化为电子数字
5 v! F/ \) O/ w& {2 c. F数据,常用的传感技术有干簧管传感器、光电传感器.霍尔传感
器、韦根传感器、直读传感器等。脉冲传感器变换和累计过程中
易于受外部机械振动、电源、电磁干扰、水锤等因素影响而致使
5 H; L* ~9 U; U* Z计量传送结果出现错误且无法恢复:直读传感器受制于加工工
艺易产生机械故障。这些传感技术各有优缺点,但无- -例外的
+ q; z! J5 ?* b, D! U* B7 S7 B是仅仅将水表机械计量数据转化为电子数字数据以实现数据
的传送,并不能优化水表的计量性能。
本文提出了一种新型的机械式水表的数字化设计方法,即
  ~3 T% }$ @2 }1 g3 }改进水表的结构设计,利用MSP430FW425单片机的水表专用
" r: {  g3 F; ^8 M5 s  r6 IScan IF 流量测量模块设计智能低功耗电子计量式水表，既提
- S" O+ M$ q( h. |/ K: l& U高了水表的计量水平,也保证了数据传输的可靠性。
7 V% z/ P& h* ~* o7 n9 O' g2电子计量t式水表的结构和工作原理
$ U2 [/ i; p, Y, E  c4 w6 I2.1结 构模块概述
4 J7 Y: V/ v, J/ S, t电子计量式水表主要包括两部分:新型机槭旋翼多流柬水.

表和流量信号采集校准模块。
) L& A, @8 a8 l9 ]+ Z0 {1 |: e/ H8 e! Z新型机械旋翼多流束水表是指改进了的符合流量信号采
+ m+ i+ K8 R9 w2 a( o( H集校准模块及计量特性要求的机械式多流束水表,其特点是体
! {0 [2 s! x* P  N积小、转动叶轮上安装有信号阻尼板且重量轻.始动流量小(可
) F0 f( f2 h! c以达到6L以下)、流量测量范围宽(流量比可达200)、流量测
量精度高(可满足C级水表及2级热量表流量计精度要求)。.
) L# I. M# M+ k流量信号采集校准模块是核心部分，微处理器采用Tl公
司的MSP430FW425混合信号处理器。该处理器内置流量测量
$ S  @: N. Z' E! }& J! @& R/ Z" Z模块Scan IF、多路捕获/比较定时器、比较器.锁频环、时钟管
: D/ Z- H' a9 v6 Y$ \# h0 Q理、电源管理、看门狗FLASE存储器等,片内集成LCD驱动
器,有多种工作模式,活动模式电流为300μA,等待模式电流为
9 h& V, v9 T% ^4 r& @( N0.7μA,关断模式电流仅0.7μA,超低功耗,由低功耗模式转换
% l+ l! }2 ~% N, u, J* b6 e9 Z为活动模式仅需6μs,应用灵活。MSP430FW425可在1.8V~3.6V
' v2 ]2 t" P( t* ?1 e$ u- r1 {$ j低电压下工作，非常适用于锂电池供电。MSP430FW425 仅在
  c, m. T& k# t6 ]CPU外部使用1个32768Hz的低频晶体振荡器作为基本时钟
& _9 \* B- f5 J0 X2 m源(ACLK),内部系统主时钟(MCLK)和外围模块时钟(SM-
& @/ s, A0 l( k. G8 J: j/ s2 t! ?) oCLK)通过内部数字控制振荡器(DCO)结合锁频环(FLL+)技术
# r* M: o' ~# m  @5 P- v得到高频时钟。MCLK、SMCLK在3V工作电压下可达到
4MHz,并可根据软件控制,有效地解决了高速时钟工作和低功
! M& V8 l; T% q, o耗要求的矛盾。MSP430FW425单片机非常适用于电子计量式
$ |; s4 t& ^& a9 I水表的设计,性能优越,可靠性强,性价比高。
2.2 Scan IF模块流量测量工作原理
+ I( l/ z  n1 d% S* `& OMSP430FW425单片机内置的Scan IF 模块是专为体积流
量信号测量设计的,其主要功能是:在低功耗工作状态下检测
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提高居民计量水表的科技水平，实现水表的纯电子数字化计量及远程输 出,提高数字化计量水表的运行可靠性、安全性和寿命,是一个 需要迫切解决的问题，是实现节约用水的重要手段。

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