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基于MSP430单片机的智能热量表的研究

作　者: 罗琴
导　师: 李鸣；徐爱华
学　校: 南昌大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 热量表热能计算 MSP430 温度传感器 Scan IF M-Bus
分类号: TH81
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 3次
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内容摘要

随着热能计费需求的发展，西方的热能表计费方式在国内已有大量的需求，但进口热能表的价格高昂，不利于在我国普及。热能表在我国属于新兴产业，尚处于起步阶段，发展水平明显落后于国外，所以必须研制符合我国国情的热能表。本课题在广泛查阅国内、外相关技术资料、科技文献的基础上，经过深入调研，采用最新的元件、电子技术研制出基于MSP430单片机的智能热量表系统。本课题研究开发的智能热量表将超低功耗嵌入式单片计算机技术、数字化测量温度技术、无磁传感技术有机结合，是一款新型的热计量仪表，能为用户与供热公司之间提供准确的收费依据。本文详细阐述了基于MSP430单片机的智能热量表的研制，包括智能热量表的总体结构设计；热量表、M-Bus远程抄表系统的硬件设计及电路实现；热量表控制系统及与上位机通信系统的软件程序设计；智能热量表系统的低功耗设计、抗干扰性设计；最后按照《中华人民共和国国家计量检定规程JJG225-2001》初步实验检定基于MSP430单片机的智能热量表。本文研究的智能热量表实现了对供热系统中流量、温度、热量的测量；LCD显示热量、流量、温度等信息；电源停止供电时保存所有数据，恢复供电后正常计量；与上位机的通信，接收、发送上位机所需的数据信息等功能。基于MSP430单片机的智能热量表满足《中华人民共和国城镇建设行业标准CJ128-2000热量表》的标准要求，电源采用内装3.6V锂电池，使用寿命超过八年；流量传感器误差限不超过5％，总体热量表精度达到2级精度标准。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题来源、背景及研究目的  9-11
  1.2 国内外相关技术发展现状  11-14
    1.2.1 国外热量表的研发现状及性能  11-13
    1.2.2 国内热量表的发展现状  13-14
    1.2.3 国内外自动抄表系统的研究现状  14
  1.3 本文的主要研究内容  14-16
  1.4 课题研究的意义  16-17
第二章基于MSP430的智能热量表系统结构设计  17-38
  2.1 基于MSP430的智能热量表系统简介  17-20
    2.1.1 热量表的组成及相关性能指标  17-18
    2.1.2 MSP430系列单片机  18-19
    2.1.3 远程自动抄表系统  19-20
  2.2 热量表原理  20-25
    2.2.1 热量计算原理  20-24
    2.2.2 智能热量表的工作原理与总体结构  24-25
  2.3 MSP430FW427单片机  25-29
    2.3.1 MSP430FW427单片机的选取  25-26
    2.3.2 基础模块在智能热量表中的应用  26-28
    2.3.3 Scan IF模块  28-29
  2.4 流量测量及流量传感器  29-31
    2.4.1 流量测量方法  29
    2.4.2 流量传感器的选型  29-30
    2.4.3 热量表基表的选型  30-31
  2.5 温度测量及温度传感器  31-32
    2.5.1 温度测量方法  31
    2.5.2 温度传感器的选型  31-32
  2.6 M-Bus远程自动抄表系统  32-37
    2.6.1 M-Bus远程抄表系统  33-34
    2.6.2 M-Bus总线结构  34-36
    2.6.3 M-Bus通信接口  36-37
  2.7 本章小结  37-38
第三章智能热量表系统的硬件设计及电路实现  38-56
  3.1 主控芯片的选型  38
  3.2 流量采集部分及电路设计  38-42
    3.2.1 LC振荡测量法原理  38-40
    3.2.2 流量检测模块硬件构成及电路实现  40-42
  3.3 温度采集部分及电路设计  42-47
    3.3.1 温度检测设计基础  42-46
    3.3.2 温度检测的实现  46-47
  3.4 M-Bus远程抄表系统硬件设计  47-52
    3.4.1 M-BuS的接口芯片功能  47-48
    3.4.2 TSS721A通讯原理  48-50
    3.4.3 TSS721A的线路连接  50-52
    3.4.4 远程抄表系统主机  52
  3.5 其它硬件模块的设计  52-55
    3.5.1 电源系统的设计  52-53
    3.5.2 电池告警电路设计  53
    3.5.3 液晶显示硬件连接  53-54
    3.5.4 简易按键设计  54-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章智能热量表系统的软件设计  56-69
  4.1 总体设计  56-58
    4.1.1 编程思想  56
    4.1.2 MSP430单片机编程语言及编程环境  56-58
    4.1.3 智能热量表软件系统的总体构成  58
  4.2 主程序设计  58-59
  4.3 初始化程序设计  59-61
    4.3.1 系统初始化程序  60
    4.3.2 Scan IF模块初始化程序  60-61
    4.3.3 液晶显示驱动初始化  61
  4.4 流量检测程序设计  61-62
  4.5 温度处理程序设计  62-63
  4.6 按键工作方式设计  63-64
  4.7 Flash信息存储器的程序设计  64-65
  4.8 智能热量表远程抄表系统软件设计  65-67
    4.8.1 通信程序  65-66
    4.8.2 主控计算机 PC端的上层管理信息系统软件  66-67
  4.9 本章小结  67-69
第五章智能热量表的低功耗设计及抗干扰性设计  69-74
  5.1 智能热量表的低功耗设计  69-72
    5.1.1 低功耗设计的意义  69
    5.1.2 热量表系统低功耗设计的实现  69-72
  5.2 智能热量表的抗干扰性设计  72-74
    5.2.1 热量表抗干扰设计的意义  72
    5.2.2 热量表系统抗干扰设计的实现  72-74
第六章实验测试分析及结论  74-80
  6.1 系统调试  74
  6.2 实验测试  74-77
    6.2.1 热量表的要求  74
    6.2.2 热量表实验检定方法  74-75
    6.2.3 热量表实验测试结果  75-77
  6.3 本文总结  77-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
附录A 智能热量表部分程序  84-88
附录B 智能热量表电路板  88-89
攻读学位期间的研究成果  89

基于MSP430单片机的智能热量表的研究

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