設(shè)計(jì)了以MSP430為核心的低功耗無(wú)磁水表系統(tǒng)。以MSP430FW427為主控器，通過(guò)內(nèi)部集成的SCAN IF模塊對(duì)水流量進(jìn)行計(jì)數(shù)，使用帶捕獲比較功能的定時(shí)器軟件模擬串口收發(fā)數(shù)據(jù)。詳細(xì)分析了無(wú)磁水表使用LC振蕩電路來(lái)測(cè)量流量的原理，分析了SCAN IF模塊中PSM狀態(tài)機(jī)的工作原理及狀態(tài)表的編寫(xiě)，分析了SCAN IF模塊參考電壓自校準(zhǔn)的工作流程，重點(diǎn)介紹了使用MSP430FW427單片機(jī)相關(guān)部分的軟硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)，硬件部分包括主控芯片的選型，LC振蕩電路的設(shè)計(jì)，液晶顯示硬件的設(shè)計(jì)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，電流比較電路的設(shè)計(jì)，E2PROM電路的設(shè)計(jì)。軟件部分包括主程序的設(shè)計(jì)，初始化程序的設(shè)計(jì)，SCAN IF模塊，軟件模擬串口，上位機(jī)通訊，液晶顯示，電機(jī)控制，E2PROM存儲(chǔ)。對(duì)實(shí)驗(yàn)成果及本次設(shè)計(jì)的不足進(jìn)行了分析。

　　從第一個(gè)平衡罐式水表算起，水表已經(jīng)有了近兩百年的歷史。我國(guó)的水表行業(yè)從1930年開(kāi)始起步，但是發(fā)展緩慢。直到九十年代，隨著科技的進(jìn)步，水表行業(yè)也有了較快的發(fā)展。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，智能水表成為了急速發(fā)展的水表種類(lèi)，品種越來(lái)越多，性能越來(lái)越好。

　　水表產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)主要有：機(jī)械水表，帶電子的機(jī)械水表，電子水表。

　　機(jī)械水表：是指依靠機(jī)械原理來(lái)計(jì)數(shù)的水表。優(yōu)點(diǎn)：售價(jià)便宜，不需要供電，缺點(diǎn)：計(jì)量不準(zhǔn)確，磨損較嚴(yán)重，壽命不長(zhǎng)，無(wú)法遠(yuǎn)程集抄等。

　　帶電子的機(jī)械水表：是指在機(jī)械式的水表上安裝機(jī)電轉(zhuǎn)換模塊，將水表中葉輪或其他設(shè)備的旋轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)化為可以識(shí)別的電信號(hào)，或?qū)C(jī)械示數(shù)裝置的字輪讀數(shù)位置量轉(zhuǎn)換成絕對(duì)編碼形式的數(shù)字電信號(hào)。水表上通常安裝有信號(hào)處理器件和電控閥門(mén)等器件。

　　電子水表：是指流量檢測(cè)不使用機(jī)械原理進(jìn)行計(jì)數(shù)的水表。比如超聲水表，電磁水表等。盡管電子水表有很多優(yōu)點(diǎn)，但電子水表也有它的局限性，例如：易受管振、電磁環(huán)境干擾，容易造成計(jì)量誤差。還有量程較小，使用范圍也跟著變小了。再者就是大口徑流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和周期檢定，這方面始終沒(méi)有有效的辦法來(lái)解決。不僅如此，此類(lèi)水表的標(biāo)準(zhǔn)化和計(jì)量管理也需要提高。長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，電子水表和機(jī)械式水表將會(huì)共存，機(jī)械水表暫時(shí)不會(huì)被電子水表取代。

　　在用水的管理上，過(guò)去“先用水后付費(fèi)”這種模式容易造成欠繳水費(fèi)等現(xiàn)象的發(fā)生。在我國(guó)一般使用人工入戶(hù)的方式完成能耗表的抄寫(xiě)，數(shù)據(jù)由相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)管理。抄表工作的隨著勞動(dòng)力成本的增加，導(dǎo)致人工抄表的成本也大大增加，直接導(dǎo)致自來(lái)水公司利潤(rùn)減少，且存在安全隱患等，也加重了消費(fèi)者和自來(lái)水公司的矛盾。

　　隨著智能水表的出現(xiàn)，以往用水的管理模式也得到了改變。智能水表結(jié)合了多種現(xiàn)代科學(xué)來(lái)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量，并管理用水的新型水表。智能水表可以完成遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閥、預(yù)付費(fèi)用水、遠(yuǎn)程抄表等功能。智能水表的類(lèi)型多種多樣。從控制方式可以分為預(yù)付費(fèi)式水表和遠(yuǎn)傳水表等。從傳感器類(lèi)型可以分為干簧管傳感器、霍爾元件、韋根傳感器、LC傳感器等。從供電方式分類(lèi)有：電池供電，市電供電等。

　　有磁傳感器容易受到強(qiáng)磁場(chǎng)的影響，造成漏計(jì)，甚至不計(jì)的情況，容易被人為利用。而且有磁水表中的永磁體會(huì)吸附水中雜質(zhì)，日積月累，造成計(jì)量誤差。無(wú)磁水表以其計(jì)量精度高，無(wú)磁性，不會(huì)吸附水中雜質(zhì)，不易被人為干擾等優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期使用仍能保持高精度，越來(lái)越被廣大表廠重視。有些單片機(jī)廠商也把目光集中在這塊，推出專(zhuān)用于流量檢測(cè)儀表的單片機(jī)。美國(guó)德州儀器（TI，TEXAS INSTRUMENT）公司的MSP430FW42x系列單片機(jī)，片上集成了一個(gè)SCAN接口，96段LCD驅(qū)動(dòng)器，48個(gè)IO口，一個(gè)比較器，2個(gè)16位定時(shí)器，32K ROM，1K RAM?？梢哉f(shuō)是為無(wú)磁水表量身定做的，不僅大大的方便了開(kāi)發(fā)人員，而且延長(zhǎng)了電池的使用壽命，提高了儀表的精度。在儀表計(jì)量方面得到了各方認(rèn)可。

　　隨著城市化發(fā)展的進(jìn)程，智能化設(shè)備也越來(lái)越被重視，越來(lái)越多的新建筑選擇智能水表，而且“一戶(hù)一表”的需求量巨大，這也迎來(lái)了智能水表發(fā)展的春天。

　　并且大多數(shù)旋轉(zhuǎn)式表記的工作原理都是相同的，所以對(duì)無(wú)磁水表的研究及使用不僅僅局限在水表上，更是可以推廣到熱表，氣表等其他表記上，使用一套系統(tǒng)，完成不同表記的使用，具有很大的推廣價(jià)值。

　　MSP430FW427作為主控中心，既要接收外部信號(hào)，又要對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，還得對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。測(cè)量的準(zhǔn)確性，遠(yuǎn)程傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，電機(jī)的控制，低功耗的設(shè)計(jì)成為了我們的主要研究?jī)?nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：

　　模擬前端信號(hào)的采集：使用LC傳感器，通過(guò)振蕩波形確定電感是處在金屬區(qū)還是非金屬區(qū)，再根據(jù)兩個(gè)電感所在區(qū)域以及前后狀態(tài)進(jìn)行方向的判斷和計(jì)數(shù)。難點(diǎn)在于如何正確產(chǎn)生LC振蕩波形，并能夠準(zhǔn)確采集到電感所在區(qū)域。

　　SCAN IF內(nèi)部比較器參考電壓的設(shè)置：在確定電感處在金屬區(qū)還是非金屬區(qū)時(shí)，主要是檢測(cè)經(jīng)延時(shí)后，衰減波形的包絡(luò)線(xiàn)是在參考電壓上，還是參考電壓下。參考電壓是一個(gè)范圍值，通常找到它的上下限，再求它的平均值作為實(shí)際使用的參考電壓，正確的參考電壓是準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的前提條件。

　　LCD顯示：定制液晶顯示的內(nèi)容，使顯示內(nèi)容直觀明了，讓消費(fèi)者能夠直觀的得到所需信息。

　　遠(yuǎn)程抄表及控制：如何進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)的通訊，在預(yù)防錯(cuò)誤幀產(chǎn)生的前提下進(jìn)行正確的接收和解碼，并根據(jù)命令進(jìn)行操作。

　　電機(jī)開(kāi)關(guān)閥控制：使用H橋式電路來(lái)控制電機(jī)。通過(guò)檢測(cè)電機(jī)電流是否大于設(shè)定值判斷電機(jī)是否堵轉(zhuǎn)。所以電機(jī)到達(dá)極限位置時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)也是電機(jī)開(kāi)關(guān)閥控制的難點(diǎn)。

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：使用E2PROM進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在電源停止供電前把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在E2PROM中，當(dāng)電池恢復(fù)供電時(shí)把數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，這樣不會(huì)因?yàn)楦鼡Q電池造成數(shù)據(jù)的丟失。

　　低功耗設(shè)計(jì)：需要最大限度的做到低功耗，可以做到一節(jié)鋰電池使用6年。