基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计论文.pdf-资料库

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太原理工大学硕士学位论文基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计姓名：槐利申请学位级别：硕士专业：控制工程与控制理论指导教师：田建艳20060401

太原理工大学硕士研究生学位论文基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计摘要随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和抄表出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造，智能小区的建设以及实施“一户～表”工程的需要，本文设计了一种基于MSP430单片机的远程集中抄表系统及智能网络水表，智能网络水表通过集中器和上位机管理系统连接，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。‘针对传统旧式水表存在的各种缺陷，本文介绍了目前市场上出现的各种智能水表，在大量收集和查阅国内外有关资料，深入水表生产公司实践学习的基础上，提出了一种低功耗的智能网络水表，这种智能网络水表以MSP430单片机为核心，实现了用户用水量的采集、计量、处理、存储等，克服了传统旧时水表存在的偷水、漏水等缺陷。除了具有目前智能水表的各项功能外，其主要特色是低功耗设计，并且可以通过RS-485接口与集中器相连，大大方便了组网。同时本文对水表的远程集中抄表系统进行了全面的介绍，该系统有三层网络结构：上位机管理系统、集中器和智能网络水表。智能网络水表通过RS．485总线和集中器连接，集中器通过调制解调器MODEM和

太原理工大学硕士研究生学位论文电话网连接，将数据通过电话网传输给上位机管理系统，降低成本的同时提高了数据传输的可靠性。同时上位机管理系统还可以和银行联网，组成四级网络，为集中抄表系统的扩展奠定了基础。这样的设计代替了人工入户抄表的抄表方式，大大方便了居民生活。本论文主要完成了远程集中抄表系统的功能设计，并按照设计要求，完成了集中器和智能网络水表的样机制作和软件编程，并在太原北科电子有限公司对样机的性能进行了测试。对智能网络水表的各个组成部分的硬件选择和软件设计突出了稳定性和低功耗；在集中器的软硬件设计中，介绍了集中器的硬件结构，制定了严格的通信协议；对远程集中抄表系统的设计突出了数据传输的可靠性，增加了传输距离。本文所设计完成的远程集中抄表系统具有功能完善，计量准确，通信可靠的优点。远程集中抄表系统推广应用提高了用水管理的自动化水平，符合国家提出的建立节约型社会的精神。关键词：自动抄表系统，集中器，MSP430单片机，低功耗，RS-485总线，智能网络水表

太原理工大学硕士研究生学位论文DESIGNOFREMOTEM[ETERREADINGSYSTEMANDINTELLIGENTNETWORKEDⅥ，ATERMETERBASEDMSP430MICROCONTROLLERABSTRACTMoreandmoreproblemsarearisingOilthemanagementandrecord-readingofwatermeter,electricitymeter,andnaturalgasmatersystemsasthecommunitydevelopmentisgrowingfast．Aimingtosolvetheseproblems，thethesisdesignedaremotecentralmeterreadingsystemandintelligentnetworkedwatermeterbasedMSP430micro-controller,withthereconstructionofdrinkingwatersystem，developmentofintelligentresidentcommunityandthehiglldemandofonemeterperfarnilyproject．Thisintelligentnetworkedwatermeterwillcollectthedataandtransferittotheremoteupper-levelmanagingsystemviaconcentratorandupper-levelmanagementsystem，whiletheupper-levelmanagementsystemisresponsibleformonitoringandmanagingintelligentwatermeternetwork．Aimingatallshortcomingofthetraditionalwatermeter,thisthesisIII

太原理工大学硕士研究生学位论文developedanintelligentnetworkedwatermeter．Thethesisalsointroducedvarioustypesofintelligentwatermetersontoday’Smarketbasedonthelatestresearchinthisareaallovertheworldandexperienceinthecorporationandmanufacturerofwatermeter．ThislowconsumptionintelligentnetworkedwatermeterisdesignedwithMSP430micro—controllerandcapableofcollecting，calculating，processingandstoringwaterusageperuserwhich．Thisnewwatermeterpreventstheexistingproblemsofwaterstealingorleakingintheoldfashiontraditionalwatermeter．Inadditiontohavingallthefeaturesofotherdifferentintelligentwatermetersonthecurrentmarket，ithasauniquefeatureoflowpowerconsumption．ItCanalsobeconnectedbyRS一485connecterandconcentratorSOthatitcanbeeasilyexpendedasrequested．Thisthesisalsointroducedremotecentralizedmeterreadingsystemindetails．Thereadingsystemiscomposedofthreenetworkingstructures：upper-levelmanagementsystem，concentratorandintelligentnetworkedwatersystem．TheintelligentnetworkedwatermetersareconnectedviaRS-485busandconcentrator,whileconcentratorisconnectedviamodelandtelephoneline．Meterreadingdataistransferredtoupperlevelmanagementsystemthroughthetelephonenetwork．Inthisway,thedatatransferliabilityisimprovedwhileloweringthetotalcost．ThissystemisdesignedtobecompatiblewithbankingsystemSOthatitCanbeexpandedtolargernetworkIV

太原理工大学硕士研究生学位论文systeminthefuture．ItbuildsasolidfoundationofdevelopingthecentralizedmeterreadingsystemwhichcanreducethelaborcostandbringconveniencetoCUStomers．Thisthesiscompletedthedesignoffactionofcentralizedmeterreadingsystem，Accordingtodesigndemandsasamplemachinefactureandsoftwareprogramarecompleted，andthefactionshavebeentestedinTAIYUANBEIKEelectronicsCo．，LTD．Themainbreakthroughsofthehardwareandsoftwaredesignoneachcomponentarereliabilityandlowenergyconsumption．Inthedesignoftheconcentrator,thehardwarearchitectureisintroducedandthecommunicationprotocolisdeveloped．Thiscentralizedmeterreadingsystemhassomeadvantageofperfectfaction，exactmeasurementandreliablecommunication．Itenhancedthereliabilityofdatatransferandincreasedtransferringdistance．Finally,thisdesignimprovestheautomationmanagementofthedrinkingwatersystemwhilemeetingthenationalwatersavingpolicyKEYWORDS：automaticmeterreadingsystem，concentrator,MSP430microcontroller,RS一485bus，lowconsumption,intelligentnetworkedwatermeterV

声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：抱差!j一日期：至丝竺纽一关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定。其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文：⑧学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的。复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：擅刽日期：边乏竺丝～一导师签名：幽硷日期：≯朗谚1弘，如

一●太原理工大学硕士研究生学位论文1．1研究背景第一章绪论当今社会科学技术高度发展，现代的建筑不仅融合了传统的建筑特点，而且包括了高科技产品和现代科学技术，随着现代通信技术、控制技术、网络技术的发展，现在的智能建筑和智能小区很多已经实现了楼宇自动化，例如：宽带上网、防盗、防火联网报警等，同时耗能计量表出户集中抄表、自动收费、联网管理已成为现代智能建筑和智能小区的必备条件。这里的耗能计量表是指用于居民住宅耗能计量的仪表，包括水、电、暖、煤气表等，但是现在仍有大量的智能建筑和智能小区的水、电、暖、煤气等耗能计量表采用传统计量技术和抄表方式，因此新的计量技术和抄表方式成为研发的热点。现在对于耗能计量表的抄表方式多为人工入户抄表，而且归各个管理部门收费，这种收费方式存在很多的弊端，例如：(1)抄表工作劳动强度大、效率低；(2)管理费用高；(3)入户抄表难度大，而且存在安全隐患等【11。针对这些问题，国家建设部颁布的{2000年小康型城乡住宅科技产业工程城市示范小区规划设计导则(修改稿)》中已经明确提出要大力“推广应用户外计量(含水、电、暖、燃气表)技术“。在《中国住宅户年品发展纲要》中也明确提出：实现方便查表，不干扰住户，使大量人工查表工作逐步过渡到数字化传送，开发智能化的水、电、气、热计量装置及接口箱柜。随着通信技术和网络技术的发展，远程自动抄表方式将逐步替代传统的抄表方式，这样可以将耗能计量表的管理统--N物业中心，大大节省人力、物力和财力，而且可以实时监控耗能表的使用情况，有利于管理部门的管理，同时将物业中心的计算机和银行的管理系统联网，由银行从业主的存款中扣除费用，真正实现了联网收费。传统的计量技术和抄表方式所使用的仪器仪表多为旧式仪器仪表，这些仪器仪表已经无法满足社会的需要，它们存在着精度低、体积大、可靠性差等缺陷，针对旧式仪器仪表的缺陷，出现了智能化计量仪表。智能化仪器仪表是计算机技术向仪器仪表

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