【正文】 L2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN4。 FCTL3 = FWKEY。相信這對(duì)我以后的不論是學(xué)習(xí)工作還是生活都會(huì)有相當(dāng)重要的作用和幫助。 智能水表的程序源代碼 根據(jù)課題的主要內(nèi)容和任務(wù)目標(biāo)，源代碼附錄3結(jié)論與謝辭 本文以功耗低，體積小，成本低的MSP430F149單片機(jī)為智能水表的主控芯片，設(shè)計(jì)一款具有讀卡功能、可顯示剩余水輪轉(zhuǎn)數(shù)、插一次卡剩余轉(zhuǎn)數(shù)增加200、水輪每轉(zhuǎn)一圈轉(zhuǎn)數(shù)減一等功能符合課題要求的超低功耗接觸式IC卡水表，以達(dá)到精確測(cè)量控制用水的目的，相信在實(shí)踐中加以改進(jìn)會(huì)有很好的應(yīng)用。 程序設(shè)計(jì)流程圖圖41 主程序結(jié)構(gòu)流程圖本程序采用軟件為IAR公司對(duì)MSP430系列的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，它與標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言兼容程序高，開(kāi)發(fā)調(diào)試的集成環(huán)境和人機(jī)界面良好。 時(shí)鐘模塊 MSP430F149的時(shí)鐘可以自由選擇,它包括一個(gè)內(nèi)部DCO時(shí)鐘和另外兩個(gè)外部時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘，其中最高可達(dá)到1042KHz；外部可以接兩個(gè)時(shí)鐘，一個(gè)可接鐘表晶振或標(biāo)準(zhǔn)晶振，另一個(gè)接最高時(shí)鐘頻率為8MHz的晶振，8M是單片機(jī)的最高工作頻率，對(duì)于晶振的選擇對(duì)基礎(chǔ)時(shí)鐘的控制，只需要對(duì)相應(yīng)的控制寄存器寫入相應(yīng)的控制位就可以產(chǎn)生需要的時(shí)鐘，還可以從相應(yīng)的端口測(cè)的時(shí)鐘頻率。0H—0FH SFR （特殊功能寄存器IE、IFG、MEM ）010H— 0FFH （8位外傳模塊、I/O端口）0100H—01FFH（16位外傳模塊、TIMER、ADC） 0200H—9FFH RAM區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可修改訪問(wèn)0A00H —— 0FBFH 專用 FLASH 引導(dǎo) FC0H—10FFH 為信息段 1100H—FFDFH 為程序代碼段 FLASH 型FFE0H—FFFFH中斷向量地址 2）對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)可以用間接尋址，這對(duì)于查表處理很方便。主要任務(wù)目標(biāo)是將智能水表的組成電路液晶顯示、聲音報(bào)警、電源監(jiān)測(cè)、電控閥、IC卡通訊及水表傳感器電路模塊組合成智能IC水表的控制電路。等待下一次的定時(shí)器中斷到來(lái)。由于MCU 的I/O口驅(qū)動(dòng)能力有限, 一般不能直接驅(qū)動(dòng)壓電式蜂鳴器, 因此選用PNP 型晶體管組成晶體管驅(qū)動(dòng)電路, 單片機(jī)I/O口輸出經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后即可驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。 自激蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要利用交流信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。時(shí)鐘信號(hào)的工作周期應(yīng)為穩(wěn)定操作期間周期的40%～60%。如果不能滿足相應(yīng)的要求，IC卡就不能正常進(jìn)行操作；嚴(yán)重時(shí)將損壞IC卡或IC卡讀寫器。 水流傳感器的基本原理是在普通轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)的水表中加裝干簧管和磁鐵，干簧管固定安裝在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計(jì)數(shù)盤()位上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)1圈，永磁鐵經(jīng)過(guò)于簧管1次即在信號(hào)端產(chǎn)生1個(gè)計(jì)量脈沖。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)?？梢栽趩瓮ǖ郎蠈?shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或多次轉(zhuǎn)換, 也可以在序列通道上實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或重復(fù)轉(zhuǎn)換。 4) 片內(nèi)有2個(gè)串行通訊接口, 支持通用異步協(xié)議(UART 協(xié)議) 和同步協(xié)議(SP I協(xié)議) 5) 片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器, 且?guī)в卸鄠€(gè)捕獲/比較寄存器, 這樣寄存器的使用將更加靈活。靈活的時(shí)鐘源可以使器件達(dá)到最低的功耗消耗。 智能水表的工作原理，當(dāng)該芯片檢測(cè)到電源電壓低于規(guī)定時(shí)，會(huì)觸發(fā)1個(gè)低電平信號(hào)，單片機(jī)檢測(cè)到低電平信號(hào)時(shí)發(fā)出報(bào)警，并關(guān)閉閥門。 ：為確保水表可靠運(yùn)行，配備了電源監(jiān)控系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)：在用戶不繳費(fèi)的情況下可自動(dòng)斷水，有效控制收費(fèi)單位的資金回籠，不需要人工上門抄表、收費(fèi)，減少抄表員。 脈沖發(fā)訊集中抄收式水表 工作原理：由表具不斷發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)采集器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集、累加、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)上傳。 （2）工作壓力：規(guī)定了水表計(jì)量水體的最大壓力。20世紀(jì)80年代初，根據(jù)當(dāng)時(shí)水表的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS4046的要求，我國(guó)對(duì)小口徑水表實(shí)行了全國(guó)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)并加以改進(jìn)推廣。這些傳感技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但無(wú)一例外的是僅僅將水表機(jī)械計(jì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電子數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，并不能優(yōu)化水表的計(jì)量性能。金 華 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)成果（2011屆）題 目 基于MSP430單片機(jī)的智能水表設(shè)計(jì)2011年 5月 20日目 錄摘要 1英文摘要 1引 言 2 1智能水表的概述 3 水表的發(fā)展歷史 3 智能水表的概念 3 智能水表的性能指標(biāo) 4 智能水表的分類 4 脈沖發(fā)訊集中抄收式水表 4 無(wú)電源直讀抄收式水表 4 磁卡（IC）卡預(yù)付費(fèi)水表 5 2 智能水表的設(shè)計(jì)流程 5 智能水表的基本組成 5 智能水表的工作原理 7 7 液晶LCD1602 9 （霍爾傳感器和水流傳感器） 11 IC讀卡器 13 14 14 14 3 智能水表的制作 15 智能水表組成電路的設(shè)計(jì) 15 原理圖設(shè)計(jì) 18 PCB制作 18 4 智能水表的程序 19 MSP430F149常用程序介紹 19 中斷介紹及存儲(chǔ)器段介紹 19 硬件乘法器 19 P口 19 19 時(shí)鐘模塊 19 USART通信模塊 20 比較器模塊 20 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 20 程序設(shè)計(jì)流程圖 20 智能水表的程序源代碼 21 結(jié)論與謝辭 22 參考文獻(xiàn) 23 附件清單 24 附件1. 原理圖 25 附件2. PCB圖 25 附件3. 程序源代碼 26 基于MSP430單片機(jī)的智能水表設(shè)計(jì)摘要：本文介紹由MSP430單片機(jī)為主控芯片的智能水表設(shè)計(jì)，主要介紹了對(duì)智能水表的基本組成、工作原理、主要組成元器件，源程序代碼及MSP430常用程序代碼等作了較詳?shù)慕榻B，使其在設(shè)計(jì)上具有讀卡功能、可顯示剩余水輪轉(zhuǎn)數(shù)、插一次卡剩余轉(zhuǎn)數(shù)增加200、水輪每轉(zhuǎn)一圈轉(zhuǎn)數(shù)減一等功能的智能IC接觸式水表。脈沖傳感器變換和累計(jì)過(guò)程中易于受外部機(jī)械振動(dòng)、電源、電磁干擾、水錘等因素影響，而致使計(jì)量傳送結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤且無(wú)法恢復(fù)；直讀傳感器受制于加丁工工藝易產(chǎn)生機(jī)械故障。從1955年起，我國(guó)的一些大中城市自來(lái)水公司向后開(kāi)始生產(chǎn)水表。圖11 某型號(hào)智能水表樣圖 智能水表的性能指標(biāo)水表的主要技術(shù)參數(shù)： （1）水溫：該參數(shù)規(guī)定了水表使用的最高溫度，使用者英選用合適的型號(hào)規(guī)格來(lái)滿足自己的需求，否則將導(dǎo)致水表水流總量計(jì)量不準(zhǔn)。 智能水表的分類 目前市場(chǎng)上普遍采用的智能化水表主要有三類：脈沖發(fā)訊式集中抄收系統(tǒng)(表具傳感器分為干簧管型、霍爾元件型、光電轉(zhuǎn)換型)；IC卡表(分為插卡表、射頻卡表)；無(wú)電源直讀式集抄系統(tǒng)(傳感器分為光電收發(fā)編碼式、電阻邏輯編碼式、接觸開(kāi)關(guān)編碼式、條形碼式，水表表具分為干式、濕式)。 磁卡（IC）卡預(yù)付費(fèi)水表 工作原理：以接觸IC卡或非接觸射頻卡作為媒介，由用戶到自來(lái)水公司網(wǎng)點(diǎn)先預(yù)購(gòu)用水量，再將用水量通過(guò)IC卡輸入表中控制系統(tǒng)，等水量用盡即自動(dòng)關(guān)閥并中斷水的供應(yīng)，報(bào)警器在設(shè)定水量用完之前會(huì)自動(dòng)報(bào)警以提醒用戶購(gòu)水，達(dá)到“先買水、后用水”的目的。圖21 智能水表硬件電路圖 ：為了有一個(gè)良好的人機(jī)界面，便于管理及用戶使用，利用液晶顯示相關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。 ：來(lái)自流量計(jì)傳感器的水流信號(hào)經(jīng)前置電路處理后，轉(zhuǎn)換成一系列可測(cè)量的電壓脈沖信號(hào)。 智能水表的主芯片MSP430F149圖22 MSP430F149引腳圖 TI公司MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號(hào)控制器，他們具有16位RISC結(jié)構(gòu)，CPU的16個(gè)寄存器和常數(shù)發(fā)生器使MSP430微控制器能達(dá)到最高代碼效率。 3) 片內(nèi)有1個(gè)硬件乘法器, 這個(gè)硬件乘法器是1個(gè)16 位的外圍模塊,它并不集成于CPU中,因此它的運(yùn)算獨(dú)立于CPU,也不需要特殊的指令。 ADC12有4種工作模式。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令8：DDRAM地址設(shè)置。前者是直接檢測(cè)出被檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)被檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)作為被檢測(cè)的信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 IC卡接口電路對(duì)IC卡插入與退出的識(shí)別，即卡的激活和釋放，有很嚴(yán)格的時(shí)序要求。 復(fù)位后，由收到的ATR(復(fù)位應(yīng)答)信號(hào)中的F(時(shí)鐘頻率變換因子)和D(比特率調(diào)整因子)來(lái)確定。在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)上，很多方案都會(huì)用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來(lái)做提示或報(bào)警，比如按鍵按下、開(kāi)始工作、工作結(jié)束或是故障等等。2）聲音報(bào)警模塊：圖32聲音報(bào)警模塊圖 蜂鳴器是在每次讀卡操作不成功的時(shí)候發(fā)出報(bào)警指示音。以此來(lái)判斷是不是要進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。 原理圖設(shè)計(jì) 根據(jù)課題的主要內(nèi)容，并運(yùn)用一些模擬數(shù)字電路的知識(shí)，通過(guò)查找資料，用美國(guó)TI公司產(chǎn)的MSP430系列單片機(jī)中的MSP430F1449芯片來(lái)設(shè)計(jì)智能IC接觸式水表。 根據(jù)課題的主要內(nèi)容和任務(wù)目標(biāo),繪制的PCB圖件附錄24 智能水表的程序 MSP430F149常用程序介紹 中斷介紹及存儲(chǔ)器段介紹 1）中斷在MSP430中得以廣泛的應(yīng)用，它可以快速進(jìn)入中斷程序，之后返回中斷前的狀態(tài)，其時(shí)序?yàn)椋篜C執(zhí)行程序中斷允許置位 SR中的GIE置位 EINT（中斷開(kāi)） 中斷到，中斷標(biāo)志位（IFG）置位從中斷向量表中讀取中斷程序的入口地址，進(jìn)入中斷程序 執(zhí)行中斷程序 中斷允許位復(fù)位 RETI中斷返回回到原來(lái)地址。另外，定時(shí)器還具有捕獲模式，我們可以通過(guò)定時(shí)器的捕獲功能實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量，比如脈沖寬度測(cè)量，如果和比較器結(jié)合，還可以測(cè)量電阻、電容、電壓、電流、溫度等。 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 MSP430F149單片機(jī)中集成了14路12位A/D轉(zhuǎn)換，其中8路屬于外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換，3路是對(duì)內(nèi)部參考電壓的檢測(cè)轉(zhuǎn)換，1路是接溫控的傳感電壓轉(zhuǎn)換，每一路轉(zhuǎn)換都有一個(gè)可控制的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器，而且參考電平和時(shí)鐘源都是可選擇的，可以外部提供的。 每個(gè)子程序都負(fù)責(zé)一個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)期間，我懂得了許多，也培養(yǎng)了獨(dú)立思考和自學(xué)的能力，增強(qiáng)了對(duì)自己工作能力的信心，從而使我充分體會(huì)到了在探索時(shí)的艱難和完成時(shí)的快樂(lè)。 FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN4。 }/**********連續(xù)寫數(shù)據(jù)至Flash信息段*****************/void info_flash_write(unsigned char target,unsigned char *target_address,unsigned int flash_length){ unsigned int i。 // Clear WRT bit FCTL3 = FWKEY + LOCK。 Flash_ptrA=(char *) 0x1080。 i++) { *Flash_ptrA++=*Flash_ptrB++ 。 info_flash_write(0x11,(unsigned char *)0x1000,10)。 //將以0x1000開(kāi)始的連續(xù)10個(gè)字節(jié)寫到DATA【10】 infoA_to_infoB()。icycle。jlow_last。 i12。 //系統(tǒng)狀態(tài)標(biāo)志unsigned char pulse1_count。 unsigned int q。 SCFQCTL=31。 ICCard_IO_Init()。 ICCard_ATR( amp。 // ICCard_Update_MainMem_Nbyte( 0x30,0x00,1 )。 delay(1,10000)。 //干簧管1 計(jì)數(shù)變量pulse1_count加1 system_state_flag |= PLUS_REPARE_FLAG。= ~PULSE_BIT1。 } else { if(PULSE_BIT1amp。 //脈沖計(jì)數(shù)處理程序 } else { _NOP()。 pulse2_count=0。 _NOP()。 //LCDMEM[9]|= 0x04。 } dispay()。 //若剩余量為負(fù)，提示“請(qǐng)購(gòu)水”并顯示“—” LCDMEM[9] |= 0x08。=~ 0x04。LCDMEM[3]