基于PIC16F628A的无线智能远传水表的设计

　　概述

　　随着无线电技术、通讯技术和单片机技术的发展，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

　　通过广泛的市场调研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。

　　2.2 各单元电路的硬件设计

　　2.2.1 输入信号采集单元

　　传感器选择接触阻抗低、无待机功耗、可靠性好的小型干簧管。作为磁传感器，在磁铁进入干簧管吸合临界区的时候，干簧管会产生多次吸合，导致重复计量。为了提高计量的准确性和抗干扰性，在产品中采用双传感器设计。无论单个传感器吸合多少次都按照吸合一次计算，只有两个传感器各吸合一次才算是一次有效计量。本设计计量单位为0.1t。当两个传感器同时吸合时，认为是外界强磁干扰，水表执行关闭阀门动作。设置单片机RB0、RB4引脚作为检测端。

　　2.2.2 单片机的设计

　　单片机选择的是功耗低、抗干扰能力强、编程调试方便、价格低的PICl6F628A芯片。该单片机指令为单字节指令，避免程序“跑飞”造成”死机”。高可靠性的看门狗自带RC振荡器，能够避免程序锁死，进一步增加了抗干扰能力。休眠(断电)模式功耗为微功耗，工作时可从休眠状态唤醒，精密设计其工作过程，可使功耗达到节约的极限。为了降低整机的功耗，单片机的主时钟选用内部时钟4M(通过设置电源控制寄存器PCON的BIT3=1实现)，这样单字节指令执行时间为1s，调用和条件转移指令需要2 μs。设置单片机工作平时在睡眠状态，只有在定时时间到或有水量信息时才被中断唤醒。为了降低整机的功耗，定时器1的时钟脉冲选择片外晶体振荡电路，晶体频率是32.768k，配谐电容为22p，内部采用8分频(通过设置控制寄存器T1CON的BIT4，BIT5=1)，这样当脉冲个数为24225个时(5FH,0FFH)，定时时间达到10s。