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基于MSP430F149的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)計
摘要：以MSP430F149單片機為核心，設(shè)計一種雙串行通信的電能表自動抄收系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器，給出轉(zhuǎn)發(fā)器的硬件結(jié)構(gòu)框架與軟件設(shè)計方案。轉(zhuǎn)發(fā)器通過三種通信方式實現(xiàn)主機與電表抄表器的數(shù)據(jù)通信。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)發(fā)器 串行通信 MSP430 微控制器
概述
目前大量存在的人工抄表的方法已遠不能適應現(xiàn)代化管理的需要，并由此帶來的線損率的增高也必然影響電力行業(yè)的發(fā)展。線損率較高的主要原因之一就是抄表、計算和管理手段的落后，管理損耗增大。如果采用電能表自動抄收系統(tǒng)，不僅可以大大提高電網(wǎng)運行的可靠性，而且可以充分利用現(xiàn)有設(shè)備的能力，降低勞動強度。該系統(tǒng)主要由電表抄表器（數(shù)據(jù)采集）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器（數(shù)據(jù)傳輸）和主機（數(shù)據(jù)處理）三大部分組成。本文主要設(shè)計其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器部分。
通常電表采用的有紅外通信、RS485通信或無線射頻通信三種通信方式，而普通的電表抄表器一般只帶有上述三種通信接口的其中一種通信接口。為了能適用于常見的這三種電表抄表器，方便有效地把抄表器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器集成了這三種通信接口，完全收系統(tǒng)通過該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器可以實現(xiàn)主機與電表抄表器的數(shù)據(jù)交換，是一個多通道計算機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)原理如圖 1所示。后三個通道模塊通過一個多路轉(zhuǎn)換器與單片機MSP430串行通信，而MSP430F149通過RS232通信模塊與主機進行數(shù)據(jù)通信。
1 單片機接口設(shè)計
本設(shè)計采用的MSP430F149單片機屬于德州儀器公司MSP430系列。MSP430系列是一組超低功耗的微控制器，由多種針對不同應用目標而以不同模塊組成的型號組成。微控制器設(shè)計成可使用電池長期工作，電源電壓范圍1.8～3.6V。
MSP430F149有60KB的Flash和2KB的RAM。其中Flash又分為120段主存儲器（每段512B）和兩段信息存儲器（每段128B）。Flash可以整個擦除也可以分段擦除，這給系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計帶來了極大的便利和靈活。鑒于單片機存儲器的容量和特點，外部不用擴展存儲器和I/O口，外圍設(shè)備得到了簡化。
MSP430F149的工作電壓是3.3V，因此，其I/O電平也是3.3V邏輯電平，并且與5V TTL電平兼容。MSP430F149有兩個串行異步通信口，它與主機及后三個通信模塊的接口電路原理圖如圖2所示。電表抄表器要選中哪種通信方式，是通過MSP430F149單片機控制多路轉(zhuǎn)換器CD4052的A和B端引腳的電平高低來轉(zhuǎn)換的。
MSP430F149與主機的數(shù)據(jù)通信是通過RS232通信模塊實現(xiàn)的。RS232模塊主要由Maxim公司的MAX232/MAX232A接收/發(fā)送器組成，是Maxim公司特別為滿足EIA/TEA 232E的標準而設(shè)計的。它們在EIA/TIA 232E標準串行通信接口中日益得到廣泛的應用，功耗低、工作電源為單電源，外接電容僅為0.1μF或1μF；采用雙列直插封裝形式、接收器輸出為三態(tài)TTL COMS等優(yōu)越
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