基于MSP430单片机的多功能复费率电表及上位机系统设计

论文摘要

电能是现代社会中国民经济和人民生活的重要保障,随着社会的快速的发展,使得电能的供求之间出现了矛盾。为了缓解这一矛盾,电能计量的分时计费方式可以通过调节人们的用电行为,对提高电能利用的合理性和缓解电力供需矛盾具有重要价值。但是传统的机电式电能表无法执行分时计量和分时计费的功能,因此基于单片机技术设计的新型数字电表是实现新型电能管理方式的前提。针对目前国内现行电能表存在的局限性,本文研究开发了一种基于MSP430的多功能复费率电能表,该电能计量装置可以有效地监控用户消耗电能状况,实现了分时计费的功能,并且具备多种抄表方式,大大提高了电能计量装置的方便性和可靠性。帮助实现用电管理的科学化和自动化。本课题从以下几个方面进行了研究:1.简要介绍了电能计量装置的发展和研究现况,在此基础上,论证了基于MSP430的多功能复费率电能表研制的必要性和可行性。2.根据系统的技术要求和条件,确定了系统的整体结构。3.设计了以MSP430F449为核心处理器的电能表硬件结构。MSP430单片机作为数据处理核心部件和整个仪表的管理中心,整个硬件系统配置分为电能计量模块,MSP430微处理系统,通信接口,抄表模块等,完成了数据采集,电能计量,通信控制等功能。4.介绍了上位机和下位机的系统软件设计。下位机部分的软件开发与调试作为重点,依据硬件电路的实现,以模块化的编程方法,实现数据处理和模块通信的任务。上位机主要完成用户界面,数据管理等功能。目前系统实现的功能及现场的试运行情况表明,以MSP430为微处理器的多功能电能表性能稳定,各项指标均达到1.0级电能表的计量要求,值得推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 电能计量装置发展及研究现状
• 1.3 课题任务及技术要求
• 第二章 系统总体结构和功能说明
• 2.1 系统总体结构
• 2.2 智能电表总体结构
• 2.2.1 DL/T645 多功能电能表协议简介
• 2.2.2 系统功能说明
• 2.2.3 设计思路
• 2.3 上位监控机的特点和功能
• 第三章:多功能电表硬件电路设计
• 3.1 微处理器MSP430F449 简介
• 3.2 电能计量模块设计
• 3.3 时钟电路模块设计
• 3.4 通讯模块设计
• 3.4.1 RS485 接口电路
• 3.4.2 红外接口的设计
• 3.4.3 GPRS 远程抄表
• 3.5 串行FRAM 接口
• 2C 的工作原理'>3.5.1 I²C 的工作原理
• 3.6 停电抄表电路模块设计
• 第四章 多功能电表软件设计
• 4.1 软件开发过程和手段
• 4.2 MSP430 的指令系统
• 4.3 主控制程序
• 4.3.1 主程序框架介绍
• 4.4 数据采集程序设计
• 4.5 通信接口程序设计
• 4.5.1 RS485 通信程序设计
• 4.5.2 红外通信程序设计
• 4.5.2.1 主站（手持抄录器）的红外通信程序
• 4.5.2.2 从站（电能表）的红外通信程序
• 4.5.3 GPRS 通信程序设计
• 4.6 数据存储子程序的设计
• 第五章 上位监控机系统设计
• 5.1 上位监控机系统的介绍
• 5.2 上位监控机系统的开发
• 5.2.1 概要设计
• 5.2.2 Visual Basic 与串口通信
• 5.3 GPRS 的电能表远程抄表设计
• 第六章 系统性能评估
• 6.1 本系统硬件的可靠性和抗干扰性设计
• 6.2 系统软件的可靠性和抗干扰性设计
• 6.3 印刷电路板及电路可靠性与抗干扰性设计
• 6.4 电能表计量精度测试结果
• 第七章 结论
• 7.1 本设计所实现的功能
• 7.2 本设计需要改进和完善的内容
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书