設計了以MSP430為核心的低功耗無磁水表系統(tǒng)。以MSP430FW427為主控器，通過內(nèi)部集成的SCAN IF模塊對水流量進行計數(shù)，使用帶捕獲比較功能的定時器軟件模擬串口收發(fā)數(shù)據(jù)。詳細分析了無磁水表使用LC振蕩電路來測量流量的原理，分析了SCAN IF模塊中PSM狀態(tài)機的工作原理及狀態(tài)表的編寫，分析了SCAN IF模塊參考電壓自校準的工作流程，重點介紹了使用MSP430FW427單片機相關部分的軟硬件設計及系統(tǒng)的低功耗設計，硬件部分包括主控芯片的選型，LC振蕩電路的設計，液晶顯示硬件的設計，電機驅(qū)動電路的設計，電流比較電路的設計，E2PROM電路的設計。軟件部分包括主程序的設計，初始化程序的設計，SCAN IF模塊，軟件模擬串口，上位機通訊，液晶顯示，電機控制，E2PROM存儲。對實驗成果及本次設計的不足進行了分析。

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

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

　　機械水表：是指依靠機械原理來計數(shù)的水表。優(yōu)點：售價便宜，不需要供電，缺點：計量不準確，磨損較嚴重，壽命不長，無法遠程集抄等。

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

　　電子水表：是指流量檢測不使用機械原理進行計數(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，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的現(xiàn)場測試和周期檢定，這方面始終沒有有效的辦法來解決。不僅如此，此類水表的標準化和計量管理也需要提高。長遠看來，電子水表和機械式水表將會共存，機械水表暫時不會被電子水表取代。

　　在用水的管理上，過去“先用水后付費”這種模式容易造成欠繳水費等現(xiàn)象的發(fā)生。在我國一般使用人工入戶的方式完成能耗表的抄寫，數(shù)據(jù)由相關部門統(tǒng)計管理。抄表工作的隨著勞動力成本的增加，導致人工抄表的成本也大大增加，直接導致自來水公司利潤減少，且存在安全隱患等，也加重了消費者和自來水公司的矛盾。

　　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)代科學來對用水量進行計量，并管理用水的新型水表。智能水表可以完成遠程開關閥、預付費用水、遠程抄表等功能。智能水表的類型多種多樣。從控制方式可以分為預付費式水表和遠傳水表等。從傳感器類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。從供電方式分類有：電池供電，市電供電等。

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

　　隨著城市化發(fā)展的進程，智能化設備也越來越被重視，越來越多的新建筑選擇智能水表，而且“一戶一表”的需求量巨大，這也迎來了智能水表發(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，所以對無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，具有很大的推廣價值。

　　MSP430FW427作為主控中心，既要接收外部信號，又要對接收到的信號進行處理，還得對被控設備進行控制。測量的準確性，遠程傳輸?shù)臏蚀_性，電機的控制，低功耗的設計成為了我們的主要研究內(nèi)容，擬解決的主要問題：

　　模擬前端信號的采集：使用LC傳感器，通過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)兩個電感所在區(qū)域以及前后狀態(tài)進行方向的判斷和計數(shù)。難點在于如何正確產(chǎn)生LC振蕩波形，并能夠準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置：在確定電感處在金屬區(qū)還是非金屬區(qū)時，主要是檢測經(jīng)延時后，衰減波形的包絡線是在參考電壓上，還是參考電壓下。參考電壓是一個范圍值，通常找到它的上下限，再求它的平均值作為實際使用的參考電壓，正確的參考電壓是準確計數(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，讓消費者能夠直觀的得到所需信息。

　　遠程抄表及控制：如何進行上位機和下位機的通訊，在預防錯誤幀產(chǎn)生的前提下進行正確的接收和解碼，并根據(jù)命令進行操作。

　　電機開關閥控制：使用H橋式電路來控制電機。通過檢測電機電流是否大于設定值判斷電機是否堵轉(zhuǎn)。所以電機到達極限位置時停止轉(zhuǎn)動也是電機開關閥控制的難點。

　　數(shù)據(jù)存儲：使用E2PROM進行數(shù)據(jù)存儲，在電源停止供電前把數(shù)據(jù)存儲在E2PROM中，當電池恢復供電時把數(shù)據(jù)讀取出來，這樣不會因為更換電池造成數(shù)據(jù)的丟失。

　　低功耗設計：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。