一种基于MSP430的智能远传水表的制作方法

本发明属于智能远传水表技术领域，尤其涉及一种基于MSP430的智能远传水表。

背景技术：

由于我国城镇化建设的速度发展，水表的更新存在着诸多问题：水表采集精度不高，用户不能实时了解水量信息，存在着偷水、漏水等严重问题；水务管理者不能对用户水表进行监控，抄表效率低，水费拖欠严重。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于MSP430的智能远传水表，水表采集精度高，用户能够实时了解水量信息，远程实时监控，抄表效率高，监控方便，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种基于MSP430的智能远传水表，包括控制器，控制器上连接有非接触式IC卡读写模块、信息显示模块、电动阀控制模块、数据采集模块和电源模块，非接触式IC卡读写模块用于读取射频卡信息，信息显示模块用于显示累计用水量、电动阀状态、报警与水表故障类型，电动阀控制模块用于控制水路通断，数据采集模块用于对现场水量信息进行实时采集，并将水量信息传递给控制器，电源模块为电动阀的电机和控制器及数据采集模块供电，控制器并通过GPRS无线模块远程传输到智能水表远程监控管理终端。

优选的，上述控制器采用MSP430单片机。

优选的，上述信息显示模块采用LCD液晶显示屏。

优选的，上述一种基于MSP430的智能远传水表，还包括防拆卸模块，防拆卸模块为触碰开关。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有水表计量、数据保存、信息显示，GPRS远传、非接触式IC卡读写的功能，用户可以通过GPRS远程读取水表信息，进行开关阀门操作，避免拖欠水费，水务管理者通过GPRS远程监控和操控水表，同时方便用户和水务管理者对水表设备的维护，大大提高了系统的灵活性，减轻了水务管理者的工作压力，提供了水务系统的经济效益。

附图说明

图1是本发明远传智能水表的整体结构图示意图；

图2是本发明远传智能水表的系统结构图示意图；

图3是本发明的非接触式IC卡读写模块原理图；

图4是本发明的GPRS无线模块原理图；

图5是本发明的信息显示模块原理图；

图6是本发明的电动阀控制模块原理图；

图7是本发明的数据采集模块原理图；

图8是本发明的电源模块原理图；

图9是本发明的防拆卸模块原理图。

图中：1、远传水表系统；2、GPRS公共网；3、智能水表监控管理系统；11、非接触式IC卡读写模块；12、GPRS无线模块；13、信息显示模块；14、MSP430单片机；15、电动阀控制模块；16、数据采集模块；17、电源模块；18、防拆卸模块。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例：如图1-图9所示，一种基于MSP430的智能远传水表，包括控制器，控制器上连接有非接触式IC卡读写模块、信息显示模块、电动阀控制模块、数据采集模块和电源模块，非接触式IC卡读写模块用于读取射频卡信息，信息显示模块用于显示累计用水量、电动阀状态、报警与水表故障类型，电动阀控制模块用于控制水路通断，数据采集模块用于对现场水量信息进行实时采集，并将水量信息传递给控制器，电源模块为电动阀的电机和控制器及数据采集模块供电，控制器并通过GPRS无线模块远程传输到智能水表远程监控管理终端。

优选的，上述控制器采用MSP430单片机。

优选的，上述信息显示模块采用LCD液晶显示屏。

优选的，上述一种基于MSP430的智能远传水表，还包括防拆卸模块，防拆卸模块为触碰开关，能够防止偷水。

采用基于MSP430智能远传水表实现远程集中抄表，水务管理者可以随时了解居民的用水情况，并且抄表不受限制，采用便携测量仪器常用的非接触IC卡，为用户和水务管理者提供便利，用户卡可以让用户及时了解用水量信息，并通过关闭阀门节约用水，杜绝水资源的浪费。为了方便水务管理人员的维修，IC水务维修卡可以满足水务人员管理阀门，对用户水表维修。远传水表计数精准，实时更新等特征，且区域智能水表远程监控管理终端可以实时采集水表信息，采用电动阀自动控制水阀开关，控制水流关断。为了防止用户拆卸水表，在电路中设计防拆卸模块，防止用户拆卸水表，杜绝偷水、漏水问题。基于MSP430智能远传水表并实时监控水表故障情况，有效地解决了入户抄表效率低的问题，提高水务管理效率，杜绝水费拖欠。其优点：大大提高抄表工作的效率并降低劳动强度；电动水阀智能开关水阀，使水务管理人员工作便捷；IC卡缓解了供用双方在水费结算上的矛盾；区域水表监控系统对水表故障情况实时监控，提供水务工作者维修效率。

远传水表系统的现场水量信息通过数据采集模块发送到MSP430单片机的控制器，控制器并对采集到的数据信息进行保存。每一次所采集到的水量信息在远传水表的固定存储器中进行存储，以方便远程及现场即时查询。IC读写卡面向水务管理人员和用户。对用户来说，IC卡用于用户开户，充值、现场操作开阀关阀以及现场查询水量使用。对于水务管理人员来说，IC卡用于现场维护智能水表设备，以及对故障水表进行维修操作。当类型不同的IC卡对IC卡读写模块进行触发时，执行与其类型IC卡相一致的监控和操作，并将相关信息存储在区域后台智能水表监控系统中。

MSP430单片机与外围GPRS无线模块连接，使智能水表与区域水表智能远程监控管理终端进行远程通信。实现了双向全双工通信机制，允许后台区域水表远程监控管理终端与智能水表终端同时向对方发送消息。当智能水表出现阀门故障、主芯片故障问题时，可以自动进行有效的记录、报警提示，并将故障情况通过GPRS无线模块向区域水表远程监控管理终端发送警报讯息。当区域水表监控系统需要对智能水表进行查询、维修等操作时，通过GPRS无线模块向智能水表发送信息，智能水表接收信息并进行相关操作后，将执行结果通过GPRS无线模块发送至区域后台远程监控管理终端。

为了增加远传智能水表的安全性，本发明设计防拆卸模块，利用按键检测智能水表是否发生偷盗。信息显示模块实现了人机交互，增强了智能水表的可读性，更加方便用户对累积、剩余水量、阀门开关状态查询。报警类型和故障的显示保证了远传智能水表故障及时发现、及时处理。

如图1所示，本发明提供了一种基于MSP430的远传智能水表，其中包括用户采用的远传水表系统1、GPRS公共网2和智能水表监控管理系统3。远传水表系统1提供了无线数传模块与非接触式读写卡模块，使水务管理者与用户可以通过GPRS公共网2对水表的信息及电动阀阀门状态进行阅读和操作，提高了系统的灵活性和可靠性。水务管理者与用户依托手持设备等远程监控的移动终端，通过GPRS公共网2对该地区各水表进行远程、实时的数据监控与动作操控，方便管理者与用户对水表设备的维护，减轻了水务系统人员工作压力。水智能水表监控管理系统是整个远传智能水表系统的软件支持和硬件支持。水务管理者依托智能水表监控管理系统，可以对任一智能水表进行监控管理，并实现在每月初、月末对该地区所有指定智能水表使用情况进行整理、汇总与统计，方便水务管理者对缴费业务的实施，同时也使整个系统的缴费制度更加科学化与透明化。

如图2所示，本发明远传智能水表包括非接触式IC卡读写模块11、GPRS无线模块12、信息显示模块13、MSP430单片机14、电动阀控制模块、数据采集模块16和电源17，当有射频卡在IC卡读写模块11进行扫描接触时，读写卡模块被唤醒，进行查询水量、开关阀操作、远传数据、智能水表故障分析等操作，并将查询或操作结果通过GPRS无线模块，发送至后台智能水表远程监控管理终端，信息显示模块13选用LCD液晶显示屏，可以进行汉字和文字显示，主要用于相关信息的显示，所要显示的内容包括：累计用水量、剩余水量、阀门开关状态、报警与水表故障类型等。阀门控制模块15作为远传智能水表的控制阀门，实现对水流通断的控制。数据采集模块16用于对现场水量信息进行实时采集，并将水量信息传递给MSP430单片机。电源模块17为电动阀的电机和主控芯片及数据采集模块提供电源。

如图3所示，是智能远传水表的IC卡模块原理图，主要用于查询水量，开关阀操作，远传数据，智能水表故障分析等操作，RF_DATA_IN与MSP430单片机P2.3口相连，RF_DATA_OUT与MSP430单片机P2.2口相连，RF_SCLK与MSP430单片机P2.4口相连，RF_WAKE与MSP430单片机P2.5口相连，RF_SS与MSP430芯片P2.6口相连。

如图4所示，GPRS无线模块通过RS485与MSP430芯片进行通信，实现数据接收、数据发送功能。GPRS_TXD与MSP430单片机P1.4口连接,GPRS_RXD与MSP430单片机P1.5口连接，GPRS_RTS与单片机P1.6口连接，GPRS_RST与单片机P1.7口连接。

如图5所示，LCD液晶显示屏21个段位引脚与MSP430单片机的S0~S20对应端口P8.3口~P5.7口连接，用于驱动段极。COMO口至COM3口与MSP430单片机相对应的COMO口至COM3口相连接，用于驱动公共极。

如图6所示，远传智能水表中电动阀控制模块15通过P8.6口和P8.7口与和MSP430芯片相连。阀门控制模块主要实现对水流通断的控制。用户或水务管理者利用IC卡触发阀门关闭操作。当区域水务管理系统检测到远传水表故障，可远传控制智能水表关闭阀门。此外，在电动阀门控制的电路设计方面，考虑到在阀门启动瞬间，电流比较大，这样有可能损坏器件，因此，选择了功率比较大的三极管，在阀门开到位和关到位时，电机的堵转电流很大，还设计了泻流电路，保证电动阀门控制的可靠性，当P8.7口为高电平，P8.6口为低电平时，三极管Q3基极为高电平，Q3、Q5导通，这时Q2基极为低电平，Q2导通，Q1、Q4、Q6截止，Motor2为高电平，Motor1为低电平，电流经VCC通过Q2、电阻R3、Motor2、电机、Q5至地，这时电机正向转动，阀门打开；当P8.6口为高电平，P8.7口为低电平时，这时Q1、Q4、Q6导通，Q3、Q2、Q5截止，Motor1为高电平，Motor2为低电平，阀门关闭。当电机停止转动时,电路中会有反向电流，例如电机正向转动停止时,方向电流通过二极管D2、D3流走。

如图7所示，数据采集传感器通过数据采集接插件和MSP430单片机的P3.2口和P3.3口相连，实现对现场水量信息进行实时采集。

如图8所示，电源模块通过P2.7口与MSP430单片机连接.在远传智能水表中使用3.6V锂电池供电，分别给电动阀的电机和主控芯片及数据采集器供电。电机供电不需要特别稳定地电压，可以直接给电机供电。通过稳压模块稳压后给主控芯片、数据采集模块供电。

如图9所示，防拆卸模块采用按键式的触碰开关，通过P2.6口与MSP430单片机连接。在智能远传水表的设计中，防止用户拆卸水表，在电路中设计了防拆卸电路。在电路中加入一个按键触碰开关，平时处于按下的状态，当水表被拆卸时，这个按键弹起，这时水表关闭阀门。防拆卸模块中的按键作用相当于开关，当水表正常时候，按键作用相当于处于开启的状态。当水表被拆卸时，按键作用相当于关闭状态，此时连接的水表阀门一并关闭，大大增加了水表的安全系数。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。