摘 要
随着我国经济的飞速发展，电力资源已成为人民生产、生活的重要部分。在电力负荷日益矛盾的情况下，分时计费调节电力负载，改善用电的不平衡。本课题以电能表为对象，探讨基于低功耗仪表单片机的低功耗仪表的基本原理和设计技术。采用以低功耗著称的MSP430F413单片机，利用低功耗方式节约功耗以满足电池供电的要求。多费率电能表可按预定的峰、谷、平时段的划分，分别计量高峰、低估、平段的用电量，从而对不同时段的用电量采用不同的电价。该电表具有通讯接口，能与上位机进行数据及控制命令的传输，通过RS-485通讯接口组成以多功能电能表和上位机监控中心为核心的电能计量和管理系统，可实现远程抄表以及对电表编程。并且具有LCD液晶显示，以及用户键盘操作。对于用户来说，指示明确，操作简单。整个电表没有机械部件，是纯电子测量仪器，具有可靠性高，工作稳定，功耗低的特点。

关键字：多费率电度表，MSP430系列单片机，I2C总线，RS485，LCD

Abstract
With the economic development of our country, the electric power has became the important part of people’s production and life. The unbalanced phenomenon of different timer power consumption is serious day by day. The Multi-rate watt-hour meter can reduce the unbalanced phenomenon in regulate the load power consumption. This task’s object is the Multi-rate watt-hour meter. This task discussed the basic principle and design technology of the low-cost single chip which can satisfy the request of the batteries. The Multi-rate watt-hour meter can measure apart peak value, vale value and flat value of used electricity according to different time. This watt-hour meter has RS485 communication interface, LCD, and keyboard. It is very convenient to use. There is no mechanical part, so the dependability is extremely good.
Key words:  Multi-rate watt-hour meter, MSP430 series single chip ,I2C bus,RS485,LCD

目  录
1.绪论
  1.1 数字分时多费率电表综述
  1.2 数字分时多费率电表的技术要求
     1.2.1 电能计量功能
     1.2.2 E2PROM芯片24C256
1.2.3 液晶显示功能
1.2.4 根据按键显示不同的内容
1.2.5 停电抄表功能和报警及跳闸功能
1.2.6 其它如锂电池工作、仪表操作参数的存储功能
2.系统总体方案设计
  2.1 设计目标 
     2.1.1 核心处理芯片
2.1.2 RS485通讯接口
2.1.3 LCD显示
2.1.4 电表信息存储
2.1.5 实时日历时钟
2.1.6 键盘接口设计
  2.2 系统总体设计方案
  2.3 系统总体框图
3.系统各模块设计
  3.1 超低功耗MSP430系列单片机机简介
     3.1.1 MSP430系列单片机的特点
     3.1.2 MSP430F413单片机介绍
  3.2 电能计量模块设计
3.2.1 脉冲输出的电能计量芯片AD7755介绍
3.2.2 电能计量芯片AD7755的采集和存储软件设计
3.2.3 交流采样法软件设计 
  3.3  图形点阵液晶显示模块设计
     3.3.1 点阵液晶显示模块TG12864(L)主要硬件构成说明
     3.3.2 点阵液晶显示模块TG12864(L)与单片机的接口
     3.3.3 显示汉字字符，阿拉伯数字字符软件设计
  3.4 I2C总线模块设计
     3.4.1 I2C总线工作原理
3.4.2 有I2C总线的E2PROM设计
3.4.3 多功能时钟/日历芯片设计
  3.5 RS485通讯模块的设计
     3.5.1 RS485通讯原理
     3.5.2 MAX485芯片介绍
     3.5.3 MAX485在电表中的硬件连接
     3.5.4 上位机通过RS485通讯对电表编程的软件设计
  3.6 键盘在电表硬件中的应用
     3.6.1 键盘与MSP430F413的硬件连接
     3.6.2 键盘的中断软件编程
3.7电表的电源管理
     3.7.1 电源监控芯片MAX705介绍
     3.7.2 MAX705与MSP430F413的硬件连接
     3.7.3 电源报警及快速存储数据软件设计
  3.8单片机软件抗干扰设计
     3.8.1指令冗余
     3.8.2 拦截技术
3.8.3 软件“看门狗”技术
结束语
致谢
参考文献
附录

1. 绪  论
1.1 数字分时多费率电表综述
随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象日益严重。为缓解我国日益严重的电力供需矛盾，调节负荷曲线，减轻高峰时段用电负荷，改善用电不均衡现象，全面实行峰，平，谷分时电价制度，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，国内部分省市的部门已开始逐步推处了多费率电能表，对用户的电量分时计费。
为了改善用电不均衡的僵局，适应市场对数字式多功能复费率电度表的要求，本课题开发的数字式多费率电表以TI公司生产的超低功耗的MSP430F413单片机为核心控制芯片，以专用的电能计量芯片AD7755为计量芯片的电子式多功能多费率电表，它许多采用的功能强大的专用集成电路，应用先进的表贴安装技术，硬件电路体积小，它不仅能进行电能计算，还有费率，时段设置，远程通讯和电表管理等功能。
本课题设计的多费率电表有I2C总线模块，RS485通讯模块，电能计量模块，LCD显示模块，键盘接口模块，电源检测模块等几大模块组成。其中I2C模块由E2PROM2424C256和实时日历时钟芯片PCF8563组成。E2PROM芯片用来存储每个月的峰，平，谷，总电量，日费率表、周费率表、季节费率表和节假日费率表等，以及电表的一些重要信息，比如电表的编号，时段信息，费率信息等。实时日历时钟PCF8563，保证电量累计严格按照峰、平、谷时间累计。电能累计模块用专用芯片AD7755，把模拟量电压、电流转换成数字脉冲，利用单片机的终端功能实现电量累计。RS485通讯模块用来实现远程抄表和远程对电表编程，设置参数信息等。