基于MSP430单片机的智能网络水表抄表系统设计

　　在远程集中抄表系统中，集中器起着数据中转和总线隔离的作用，负责上位机和网络水表的联系。其主要功能有两项：一是完成与水表的通信，根据系统下达的指令抄收水表的数据或检测状态，可以定时抄收也可以实时抄收；二是根据系统要求完成与上位机的通信，将水表的数据信息或状态信息传输给上位机管理系统。根据系统需求，集中器主单片机采用Microchip公司的PIC16F84芯片，其内部带有64字节的EEPROM，用来储存水表的工作参数，如用水量、状态、地址编码等。这些数据在水表工作期间可能不断变化，而又要求系统断电之后不能丢失，在系统下次加电工作时自动恢复原先的数据。现场调试一般用到安装了专用测试软件的便携机。便携机接口协议为RS-232，因此集中器电路设中需预留一个RS-232接口，采用MAX232芯片。

　　2.1　集中器硬件设计

　　集中器由主控芯片PIC16F84、上行通信接口电路、下行通信接口电路、电源电路等几部分组成。集中器硬件电路如图5所示。

　　1）上行通信接口电路：集中器通过上行通信接口电路和调制解调器MODEM相连，然后再通过电话网和上位机管理系统进行通信，如图5（a）所示。

　　2）下行通信接口电路：用来和智能网络水表进行通信，采用RS-485总线传输方式，如图5（b）所示。使用MAX485芯片和智能网络水表进行通信。

　　2.2　集中器软件设计

　　集中器的软件设计主要包括集中器主程序的设计、集中器接受命令子程序的设计、集中器向采集器发命令子程序软件的设计、集中器向PC机应答子程序的设计。集中器主程序流程图如图6所示。

　　2.3　上位机与集中器之间通信协议的帧格式

　　上位机与集中器之间通信协议的帧格式有命令帧格式和应答帧格式。通信协议的帧格式由帧头、类型码、地址码、数据码、校验码和帧尾组成，其定义如表1所示。各个部分的具体含义解释如下：

　　1）帧头：一帧的起始字节，代表一个新帧的开始1个字节，命令帧固定为1AH，应答帧固定为ICH.

　　2）类型码：1个字节，命令帧类型码用来规定上位机管理系统下达指令的具体内容，不同的内容对应不同的类型码。集中器执行相应指令后上传相应的应答帧类型码，不同的内容对应不同的类型码，命令帧和应答帧类型码如表2所示。

　　3）地址码：8个字节，本地址码依次为集中器号（4个字节），智能网络水表号（4个字节）。

　　规定前4个字节全F代表所有集中器，后4个字节全F代表所有智能网络水表。

　　4）数据码：2～10个字节，包括设置集中器和水表的号码、设置集中器的密码、设置的时间、水表的状态、水表上传的数据等。

　　5）校验码：1个字节，本设计采用累加和校验，对帧头、类型码、地址码和数据域进行字节累加，结果取1个字节。集中器接收到指令后，对指令的相应字节进行累加，然后再与校验字相比较。

　　6）帧尾：表示一帧的结束字节，命令帧固定为IBH;应答帧固定为DH.