使用MSP430FW42X系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)低功耗無(wú)磁傳感水表的設(shè)計(jì)

MSP30FW42X無(wú)磁傳感水表具有功耗低（靜態(tài)電流小于 4 微安）、測(cè)量流量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性和一致性好的特點(diǎn)，尤其在小流量下亦保持了很高的測(cè)量精度，同時(shí)絲毫不受各類(lèi)水銹、雜質(zhì)的影響，特別適合在水質(zhì)較差的供熱環(huán)境下長(zhǎng)期使用而不影響測(cè)量精度。

一、單片機(jī)主要性能

MSP430FW42X系列單片機(jī)是 TI 針對(duì)電子式流量與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)最新開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用 MCU 芯片，它將超低功耗 MCU 、旋轉(zhuǎn)掃描接口（ Scan IF ）和液晶顯示 LCD 驅(qū)動(dòng)模塊完美地結(jié)合為一體，該器件的超低功耗結(jié)構(gòu)和流量檢測(cè)模塊不僅延長(zhǎng)了電池的壽命，同時(shí)還提高了儀表的精度與性能。

MSP430FW42X 除了完全兼容現(xiàn)有 MSP 430F 41x 產(chǎn)品外，還具有以下主要特性：

應(yīng)用于水、熱和氣體儀表的流量測(cè)量的 Scan IF 單元；

高達(dá) 96 段的集成 LCD 驅(qū)動(dòng)程序；

掉電保護(hù)功能與電源電壓監(jiān)控器；

兩個(gè)多通道脈寬調(diào)制計(jì)時(shí)器；

可實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的通用模擬比較器 _A 。

二、 系統(tǒng)組成

使用MSP430FW42X開(kāi)發(fā)的水表、熱量表，系統(tǒng)直接采用內(nèi)部流量掃描模塊（ Scan IF ）不需要外部流量檢測(cè) IC ，直接取代 TMS3723B ，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使用 MSP430FW42X 開(kāi)發(fā)的無(wú)磁水表系統(tǒng)框圖如下：

圖 1 系統(tǒng)原理框圖

圖 2 實(shí)物照片圖

三、測(cè)量原理

本方案通過(guò)把流體流動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體流量的檢測(cè)。采用附有金屬膜的葉輪實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，管道中的流體推動(dòng)葉輪的不斷旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速直接決定于流體的流速。此機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)經(jīng)無(wú)磁非接觸式傳感器將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送至微控制器的 SCAN IF 模塊， SCAN IF模塊計(jì)算出 轉(zhuǎn)動(dòng)（流體流量）和它的方向。

四、 SCAN IF模塊 介紹

SCAN IF 模塊能夠在低功耗下自動(dòng)檢測(cè)線(xiàn)性或旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。 SCAN IF 模塊由三部分組成：模擬前端 （AFE） 、信號(hào)處理狀態(tài)機(jī) （PSM） 、定時(shí)狀態(tài)機(jī) （TSM） 。其中模擬前端的主要元器件是一個(gè)“ VCC/ 2 ” 發(fā)生器，一個(gè)比較器和一個(gè)10 位 DAC 。模擬前端用來(lái)激勵(lì)傳感器，檢測(cè)信號(hào)電平并把信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式；這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)入信號(hào)處理狀態(tài)機(jī)，信號(hào)處理狀態(tài)機(jī) 計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)（流體流量）和它的方向 ；定時(shí)狀態(tài)機(jī)用來(lái)控制模擬前端和信號(hào)處理狀態(tài)機(jī)。

圖 3 SCAN IF 模塊框圖

五、主要功能

1 、用水量計(jì)量

? 總用水量、當(dāng)月用水量計(jì)量；

? 存儲(chǔ)上 12 個(gè)月的歷史用水量；

2 、時(shí)間管理

? 具有日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)切換功能；

? 日歷、時(shí)間設(shè)置有防止非授權(quán)人操作的措施；

3 、事件記錄

? 水量記錄

上次購(gòu)水的時(shí)間和購(gòu)水量、總用水量、剩余水量、上 12 個(gè)月的歷史用水量

? 電池管理

電池欠壓記錄和提示

? 人為破壞記錄

拆表記錄

4 、顯示

? 顯示水表的累計(jì)流量、剩余水量、本次購(gòu)水量及水表閥門(mén)狀態(tài)、電池狀態(tài)等相關(guān)信息；

? 顯示順序及顯示間隔時(shí)間可預(yù)置；

? 報(bào)警及錯(cuò)誤信息提示；

5 、通訊接口

可在下面三種方式中任選一種。

? IC 卡

? 射頻卡

? M_BUS 遠(yuǎn)傳

6 、按鍵操作

根據(jù)用戶(hù)基表及表殼決定，可設(shè)置顯示按鍵。

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