基于PICl6F628A芯片的无线远传水表设计方案

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                    　　随着社会和经济的进步，住宅商品化发展迅速，住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题日益突出。如何有效解决入户抄表收费的技术问题，提供一个合理、完整、系统的实施管理方案，需要企业、科研和公用事业管理部门共同努力。目前，住宅水、电、气、热表远程抄表系统形式多样，但市场比较混乱，技术上尚不成熟，没有一个被市场认可的完整系统实施管理方案。传统的有线抄表系统布线复杂、可靠性差、维护困难，难以实现管理升级，不能满足旧楼系统改造的市场要求；而新兴GPRS、短信GSM网络抄表方式使用成本昂贵，不适宜大面积推广。
　　无线智能远传水表系统以其安装便利、维护快捷、不受安装环境和布线限制等优点，成为了水表行业智能管理的主导系统。该系统一般由四部分组成，即自来水公司微机数据管理系统、现场数据下载器（手抄机）、数据集中器、无线远传智能水表。其中无线智能远传水表是整个系统的基础部分，是信息的产生单元。它一般是在原基表的基础上，加装新型传感器和控制电路板构成。
　　1 无线智能远传水表实现的功能
　　无线通信在用户的使用环境中容易受到外界环境的影响，比如说小区楼栋之间的环境，小区楼层的高矮，楼栋之间的距离，城市无线通信环境的干扰源，小区房型结构等都有很大程度上的影响。因此，表具的安装，楼栋集中器的安装，小区集中器的安装，特别是楼栋集中器的无线通信天线，小区集中器无线通信天线。如果采用手抄器抄取楼栋集中器，楼栋集中器可安装在楼道内，天线可引道户外。如果采用小区集中器采取楼栋集中器，楼栋集中器建议安装在楼顶。安装在楼顶的集中器可采用太阳能或220V市电供电。
　　通过分析确定无线智能远传水表应实现以下功能：自动定时或定量上报水量功能；根据集中器命令控制水表阀门开关功能；自动报告远传水表被破坏或受干扰、用水量异常（过大或过小）、电池电能不足的功能；按管理部门的需要进行参量设制功能。
　　2 硬件电路的设计
　　无线智能远传水表的无线通信频率选择公用频段（ISM频段）。该表采用电池供电，保证市电停电时，不影响表具对信息的采集和存储。根据行业标准的要求，电池的使用寿命大于6年，因此整个产品的设计要充分考虑耗电量问题。电池选择高能锂电池，通过选择低功耗器件、设定精密的微功耗工作方式来确保电池的使用寿命。通过采用双传感器、软件纠错、抗干扰技术、加密技术来保障数据采集、存储、传输的准确度。
　　2.1 无线智能远传水表的组成单元及功能
　　无线智能远传水表主要包括以下单元：单片机、输入采集、无线数传、电源、阀门控制、电压检测单元。其构成框图如图1所示。



　　3 软件设计
　　智能无线远传水表的软件采取模块化设计，程序主要有以下主子程序组成：主程序模块、定时中断处理程序模块、水量采样处理程序模块、接收无线数据处理程序模块、数据发射程序模块。
　　3.1 主程序设计
　　智能无线远传水表上电后，系统软件逐个检测各个功能模块的工作状态。主要包括传感器模块检测、定时器模块检测、阀门执行机构检测、特别是对CCll00的工作参数设置以及设置完成的结果检测，这些模块检测正常后系统检测灯熄灭，系统进入低功耗工作状态。进入低功耗工作的系统只有靠中断才能开启。开启系统由低功耗进入工作状态的方式有两种：一种是当有传感器信号进入时，传感器信号开启中断系统；另一种是定时器时间到后开启中断系统。开启后的系统执行完中断的操作后回到低功耗模式。
　　3.2 定时中断处理程序设计
　　定时启动时间是10s一次，启动以后主要功能是：开启接收机接收查看是否有无线电信号进来。如果没有，进入低功耗状态，如果有，则判断是不是协议规定的命令。如果是规定的命令执行相应的操作，否则关闭接收机，进入低功耗。定时24小时自动发射数据一次，定时一个月"洗阀"一次。
　　3.3 水量采样处理程序设计
　　当水表的传感器有信号来的时候，经软件滤波后判断是否为有效信号。若是无效信号则直接退出中断，若为有效信号时就进行计数和水量运算，运算后将数据存储在单片机内部的存储器内。分析是否达到发射水量，达到发射水量则发射数据，否则退出中断。
　　3.4 接收无线数据处理程序设计
　　设置CC1100为接收状态，若有接收信号，则等待接收数据，读CC1100寄存器中的接收数据。读完规定字节数的数据后，进行数据解码，判断数据的正确性。数据正确，依据规定的命令进行相应的操作；否则退出接收状态。
　　4 结论
　　通过对无线远传智能水表进行的供电参数、无线电性能、信号输出测试、控制功能测试、水表性能测试，其主要参数全部达标，实现了设计时要求的技术指标和性能。本系统方案采用无线数据传输方式，可方便实现户内仪表的数据出户、集中及统一管理，系统成本低、可靠性高、易于扩展、方便实现网络化管理，有效地解决了住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题，具有很高的经济和社会效益。