基于MSP430单片机的智能型复费率单相电能表设计

本设计采用Maxim公司生产的MAX487芯片作为RS485通信收发器[3],MAX487芯片具有RS-485通信协议,可以带下位机128个、传输距离大于1km、传输速率达250kb/s。单片机可以通过RS485总线方式与主控计算机相连,主控计算机可以向智能电表发出遥控指令,采集到当前的电量数据和历史数据,构成了主从式的RS485通信应用系统。

MAX487与MSP430的接口电路如图4所示。图中DE为发送器使能端,DE为1时发送器可以工作。DI为输入端,A、B为输出端。当DE为0 时,发送器停止工作,且输出端为高阻。 为输入使能端,为0时允许接收器工作,A、B为输入端,RO为输出端; 为1时接收器被禁止,RO为高阻状态。MSP430通过P2.1和P2.2来控制收发器的工作状态,从而达到与主机通信的目的。

2 软件程序设计

2．1 软件设计思想

单相复费率电能表的软件主要是实现电量数据采集和处理，并通过RS485接口实现与抄表系统的数据交换。

2．2 软件程序框图

系统主程序框图如图5所示。

电量处理模块的功能是由计量芯片提供计量脉冲，CPU对计量脉冲计数，结合当前时段和费率，累计用户峰、平、谷各时段的实际用电量。

通信模块的功能是按照通讯规约实现与抄表器和抄表系统的可靠通信，由抄表系统读取用户电量数据和设置时段、费率、地址等电表参数。

显示模块的功能是显示用户的峰、平、谷、总电量及时间、上月电量等信息。

3 系统抗干扰性设计

智能复费率电能表主要是基于单片机的系统，单片机系统极易受到强电磁场、温度、湿度等的干扰，在诸多干扰源中，来自电网电压的波动、尖脉冲干扰、瞬间断电对单片机的工作是一些很重要的干扰源，它使单片机不能连续正常工作。电网瞬间断电或电压突然下降将使微机系统陷入混乱状态，电网电压恢复正常后，微机系统难以恢复正常，有效的方法就是掉电保护，掉电信号由硬件电路检测到，加到单片机的外部中断输入端。软件中将掉电中断规定为高级中断，使系统能够及时对掉电作出反应，在掉电中断子程序中，首先进行现场保护，把当时的重要状态参数、中间结果、某些片内专用寄存器的内容一一从片外RAM中调入单片机内部 RAM中；其次是对有关外设做出妥善处理，使外设处于某一个非工作状态，最后在片内RAM的某些单元做上特定标记。采用上电自动复位电路，使单片机上电后保持两种确定的状态，要么复位，要么工作，电源突然出现的短脉冲不会造成异常状态，确保系统正常工作。

4 结束语

智能型复费率电能表作为一个智能型器件,十分适用于高层建筑、密集的住宅区等密集用户区的集中管理,配合适当的通讯规约，可以方便的与管理计算机接口或通过集控器构成远程自动抄表网络。本设计方案采用低功耗器件,成本较低,便于集成。经过试验,本文所设计的复费率电能表的各项技术指标均达到国家多费率电能表的技术标准,具有一定的推广价值和较好的市场前景。

参考文献
[1] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统方案设计实例 .[M] .北京：北京航空航天大学出版社. 2002.
[2] 陈惠明.等. 多费率电能表的设计.[J]. 电气技术与自动化.2003.(5).
[3] 缑冬青等.基于ＲＳ485串行口的自动抄表系统.[J].河南科技大学学报(自然科学版).2003.(1).