智能水表的数据采集毕业设计.docx
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智能水表的数据采集毕业设计.docx
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智能水表的数据采集毕业设计
教学单位电子电气工程系
学生学号200995014009
编号
本科毕业设计
题 目 智能水表的数据采集
学生姓名
专业名称电气工程及其自动化
指导教师
2013年 5 月 15日
目录
一、设计正文……………………………………………………………
(1)
二、附录
1.设计开题报告…………………………………………………………(25)
2.设计结题报告………………………………………………………(26)
3.成绩评定及答辩报告表………………………………………(27)
基于MSP430单片机智能网络水表的
远程数据采集系统设计
张文彬
(宝鸡文理学院电子电气工程系)
[摘 要]单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
而msp430单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
随着我国城镇建设的快速发展,有关城市的水、电、气、暖表的管理和数据采集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“一户一表”工程的需要,本文设计了一种基于msp430单片机的智能网络水表,智能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。
利用低成本、高性能的MSP430单片机作为基表进行硬件设计,使用了广泛应用的基于RS-485电气接口的异步串行通讯技术作为通讯方式,利用SQLServer技术和VisualC++编程语言设计了远程数据采集系统的上位机管理软件.文中给出了系统模型,并对其关键部分的数据采集器、集中器和上位机管理系统做了系统的分析.
[关键词]自动数据采集系统;集中器;MSP430单片机;RS-485总线;智能网络水表
Designofwatermeterremote-readingsystembasedonMSP430microcontrollerintelligentnetworkwatermeter
Zhangwenbin
(SchoolofInformation,BaojiUniversity.)
Abstract:
Becauseofitsextremelyhighperformance-priceratio,thesingle-chipcomputer(SCC)hasbeenpaidgreatattentiontoeversinceitcameoutin1970sof20thCentury,andhasgainedanextensiveapplicablefieldandfastdevelopment.AmongallkindsofSCCs,MSP430SCCisthemosttypicalandrepresentativeone.Moreandmoreproblemsarearisingonthemanagementandrecord-readingofwatermeter,electricitymeter,andnaturalgasmatersystemsasthecommunitydevelopmentisgrowingfast.Aimingtosolvetheseproblems,thethesisdesignedaremotecentralmeterreadingsystemandintelligentwatersystem,developmentofintelligentresidentcommunityandthehighdemandofonemeterperfamilyproject.Thisintelligentwatermaterwillcollectthedataandtransferittotheremoteupper-levelmanagingsystemviaconcentratorandupper-levelmanagementsystem,whiletheupper-levelmanagementsystemisresponsibleformonitoringandmanagingintelligentwatermeternetwork.
ThissystemusedoftheMSP30microcontrollerwhichislowcostandhighperformanceastheprincipalparttodesignhardware,usedasynchronousserialcommunicationtechnologybasedonRS-485electricinterraceascommunicationmeansSQLServertechnologyandVC++programlanguageareusedtodesigntheremote-readingmanagementsoftwaresystem.Thispapersystematicallyintroducesthemodelofthesystemandthecriticalpartofthesystemsuchasdatacollector,concentratorandupper-levelmanagesystem.
Keywords:
automaticmeterreadingsystem;concentrator;MSP430microcontroller;RS-485bus;interlli-gentnetworkwatermeter.
目录
第一章绪论1
1.1研究背景1
1.2选题意义和经济效益2
1.2.1远程集中数据采集系统及智能网络水表的推广应用前景2
1.2.2社会效益3
1.2.3设计的技术指标4
1.2.4采用的控制芯片4
1.2.5采用的数据采集方式4
1.2.6无线传输采集的方式7
第二章整体设计8
2.1远程集中数据采集系统的总体概述8
2.2远程集中数据采集系统整体结构9
2.2.1智能网络水表9
2.2.2脉冲采集电路10
2.2.3液晶显示电路及显示器11
2.2.4阀门控制电路12
2.2.5通信接口12
2.3集中器设计13
2.3.1集中器15
2.4上位机管理系统19
第三章小结22
参考文献23
致谢24
第一章绪论
随着我国城镇建设的快速发展,有关城市的水、电、气、暖表的管理和数据采集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“一户一表”工程的需要,本文设计了一种基于MSP430单片机的智能网络水表,智能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。
为适应这个发展方向,在研制出有线远传水表及其数据采集器的基础上,开发了专用的数据集中器,以实现远传水表数据采集系统。
同时本文对水表的远程集中数据采集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,为集中数据采集系统的扩展奠定了基础。
这样的设计代替了人工入户数据采集的数据采集方式,大大方便了居民生活。
本文所设计完成的智能水表具有功能完善,计量准确的优点。
1.1研究背景
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数据采集、自动收费、联网管理己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数据采集方式,因此新的计量技术和数据采集方式成为研发的热点。
现在对于耗能计量表的数据采集方式多为人工入户数据采集,而且归各个管理部门收费,这种收费方式存在很多的弊端:
(1)数据采集工作劳动强度大、效率低;
(2)管理费用高;
(3)入户数据采集难度大,而且存在安全隐患等。
随着通信技术和网络技术的发展,远程自动数据采集方式将逐步替代传统的数据采集方式,这样可以将耗能计量表的管理统一到物业中心,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。
传统的计量技术和数据采集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移植的产物,含有微计算机或微处理器的仪器仪表,具有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能。
随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高速发展,智能化计量仪表朝着微型化、数字化和网络化方向发展,并逐步取代旧式的计量仪表。
水表是记录流经封闭满管道中水流量的一种仪表,它是一种积算式速度流量计,原理上是利用活动壁的容积室的机械作用或水流推动涡轮等活动元件,使之旋转以连续确定水流量。
水表性能的好坏直接影响着人们的日常生活以及水资源管理工作的效率和科学化水平。
而旧式水表存在着偷水、漏水等严重问题,用先进的智能化水表取代旧式水表已经成为一种发展趋势[1]。
2.选题意义和经济效益
1.2.1远程集中数据采集系统及智能网络水表的推广应用前景
随着我国城镇建设步伐的加快,城市水、电、气等建设规模日益庞大,管理工作越来越复杂,而且越来越繁重,在这种情况下传统的管理模式已经暴露出各种弊端,与城镇的现代化建设不相适应。
对于水表计量计费而言,实现水表的远程集中数据采集有以下优点:
(1)可以有效地解决入户数据采集效率低的问题,提高自来水公司的用水管理水平和管理效率,杜绝水费的拖欠;
(2)避免干扰居民生活,杜绝安全隐患;
(3)远程集中数据采集可以使管理部门随时了解居民的用水情况,而且使数据采集工作不受时间的限制。
长期以来,我国城镇居民使用的水表普遍是普通机械旋翼湿式水表,这种水表价格低廉、性能比较稳定,但是存在着偷水、漏水等现象。
智能网络水表的使用相对于传统的水表有以下优点:
(1)可以杜绝普通水表的偷水、漏水现象;
(2)其智能化的设计可以使居民随时了解用水量和单价水费,大大方便了居民生活;
(3)这种水表配备有
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