論MSP430單片機(jī)的集中式智能控電系統(tǒng)設(shè)計(jì),文化教育

1、論MSP430單片機(jī)的集中式智能控電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘 要】 本文介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的多功能單相電能表與計(jì)算機(jī)通過通信接口構(gòu)成的集中式智能控電系統(tǒng)，給出了其系統(tǒng)硬件原理圖，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思想也作了介紹。本系統(tǒng)可以有效地解決集中供電場(chǎng)所用電管理難和安全隱患等急需解決的問題?！娟P(guān)鍵詞】用電安全；智能控電；MSP430單片機(jī) 作者簡介：姚朝霞，男，28歲，湖南人，助教，杭州電子科技大學(xué)在職研究生，研究方向：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)；化明松，男，30歲，江蘇人，助教，杭州電子科技大學(xué)在職研究生，研究方向：現(xiàn)代傳感器設(shè)計(jì)及應(yīng)用；樓勇，男， 26歲，實(shí)驗(yàn)師，杭州電子科技大學(xué)在職研究生，主要研究方向：

2、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前集中供電場(chǎng)所如高校發(fā)展十分迅速，用戶對(duì)管理質(zhì)量要求越來越來高，然而用電安全管理和智能化管理依舊是管理單位的薄弱環(huán)節(jié)。集中供電管理方式總體上經(jīng)過了以下三個(gè)階段：第一階段是老式刀閘和斷路開關(guān)階段；第二階段是老式電度表和IC卡電表階段；第三階段是配電柜和智能控電系統(tǒng)，智能控電系統(tǒng)是采用成熟的單片機(jī)作為控電系統(tǒng)終端和上位管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的智能型電能聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)地計(jì)量、計(jì)費(fèi)和控制、管理，是目前集中供電管理發(fā)展的新趨勢(shì)。這里給出了基于超低功耗MSP430FE425單片機(jī)的集中式供電智能控電系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方案和軟件設(shè)計(jì)思想。1 硬件電路設(shè)計(jì)1.1 控電系統(tǒng)總體方案每個(gè)用

3、電單元由一個(gè)控電系統(tǒng)終端完成用電計(jì)量計(jì)費(fèi)和管理，上位計(jì)算機(jī)將相關(guān)用電控制參數(shù)傳送到控電系統(tǒng)終端，終端系統(tǒng)則根據(jù)管理中心人員設(shè)定的參數(shù)對(duì)用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成例如惡性負(fù)載判別和斷電、恢復(fù)供電等多功能管理，并將數(shù)據(jù)通過串行總線傳送到管理中心計(jì)算機(jī)。管理中心計(jì)算機(jī)完成各終端電量統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成和打印，還可以通過讀卡器完成預(yù)交費(fèi)等功能，從而構(gòu)成整個(gè)供電場(chǎng)所柔性智能管理系統(tǒng)。智能控電系統(tǒng)總體方案如圖1所示。圖1 智能控電系統(tǒng)總體方案1.2 控電系統(tǒng)終端總體結(jié)構(gòu)由于終端系統(tǒng)功能較多，系統(tǒng)較復(fù)雜，本方案中采用TI公司高性能的MSP430FE425單片機(jī)作為控電系統(tǒng)終端主芯片有利于減少系統(tǒng)復(fù)雜度，提高可靠性

4、。該單片機(jī)是MSP430系列的一新的品種，有如下特點(diǎn)：（1）MSP430單片機(jī)采用16位RISC結(jié)構(gòu)體系，125ns指令周期，處理速度快；（2）超低功耗，在1MHz時(shí)鐘和3v的條件下，其工作電流根據(jù)工作模式不同在0.1400A之間，其工作電壓范圍2.7v3.6v。（3）它具有16Kflash和512RAM大容量存儲(chǔ)器，16個(gè)寄存器和常數(shù)發(fā)生器程序編制高效；（4）片上外圍模塊豐富，具有FLL+時(shí)鐘系統(tǒng)，有128段LCD驅(qū)動(dòng)器，串行通信接口（USART），帶3個(gè)捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通用端口P1和P2具有中斷功能。（5）芯片最主要的特點(diǎn)是將電能計(jì)量模塊ESP430-處理器直接嵌

5、入到MSP430單片機(jī)內(nèi)部，且提供內(nèi)部模塊的通信機(jī)制。由于該芯片的豐富資源，使得該系統(tǒng)無需電量計(jì)量專用芯片等外部芯片,電表硬件部分大為簡化，而且很方便實(shí)現(xiàn)計(jì)量和智能控制?？仉娤到y(tǒng)終端總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。談儒家傳統(tǒng)榮辱觀的現(xiàn)代科學(xué)價(jià)值”、“誠意”。我國社會(huì)主義建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，社會(huì)進(jìn)步和國家治理的關(guān)鍵均在于人。社會(huì)的現(xiàn)代化有賴于人的現(xiàn)代化，而人的現(xiàn)代化不僅在于知識(shí)、技能的現(xiàn)代化，而且在于道德、人格、行為方式的現(xiàn)代化。以知恥求榮教育為起點(diǎn)，培養(yǎng)具有現(xiàn)代道德、現(xiàn)代人格、現(xiàn)代生活方式的現(xiàn)代人，是社會(huì)教育的根本職責(zé)。論MSP430單片機(jī)的集中式智能控電系統(tǒng)設(shè)計(jì)于分級(jí)、分層和分布式控制系統(tǒng)以及遠(yuǎn)距離通信之

6、中，故本設(shè)計(jì)選擇串行數(shù)據(jù)通信。RS-232C接口電路是最常用的接口之一，缺點(diǎn)是只能用于短距離的數(shù)據(jù)通信。RS-485接口在總線上允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器，具有良好的抗噪聲干擾性、長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)，在此我們選用RS-485接口作為控電終端的通信接口。由于普通個(gè)人計(jì)算機(jī)一般配的是RS232接口，因此需要通過RS485/RS232轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)變換，所選轉(zhuǎn)換器內(nèi)部使用的RS485接口芯片是MAX3491，為了完全配套，在本系統(tǒng)中亦采用MAX3491芯片作為通信收發(fā)器。單片機(jī)可以通過RS485總線方式與主控計(jì)算機(jī)相連，主控計(jì)算機(jī)可以向智能電表發(fā)出遙控指令，采集到當(dāng)前的電量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),構(gòu)成了主從式的RS485通信應(yīng)用系統(tǒng)。MAX3491主要指標(biāo)為+3V 至+3.6V ,電源工作工作電流1mA，驅(qū)動(dòng)60負(fù)載時(shí)，值峰值電流可達(dá)I3=3V/60 =50mA。MAX3491與MSP430FE425接口電路如圖4所示。圖中DE為發(fā)送器使能端,DE為1時(shí)發(fā)送器可以工作。DI為輸入端,A、B為輸出端。當(dāng)DE為0時(shí)，發(fā)送器停止工作，且輸出端為高阻。為輸入使能端，為0時(shí)允許接收器工作,A、B為輸入端,RO為輸出端；為1時(shí)接收器被禁止，,RO為高阻狀態(tài)。MSP430通過P1.0和P1.1來控制收發(fā)