PIC單片機的熱能表研制

2.2 系統(tǒng)工作過程

該系統(tǒng)的工作流程圖如圖3所示。每次加電時，一般先設(shè)備系統(tǒng)信息，然后CPU進入休眠狀態(tài)，并等待處理各種中斷。在CPU進入休眠狀態(tài)前，需關(guān)閉溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和顯示器的電源以減小系統(tǒng)功耗。處理完中斷后，CPU再次進入休眠狀態(tài)以等待下一次中斷。水表中斷表示已經(jīng)有一定體積的熱水流水采暖設(shè)備，需要計算一次熱耗。鍵盤中斷表示應(yīng)處理各種顯示，而故障中斷則表示系統(tǒng)某個部分出現(xiàn)故障，此時CPU應(yīng)將故障類型和此時的有關(guān)信息寫入EEPROM。

3 注意事項

3.1 溫度測量誤差和傳感器配對誤差

從熱耗計算公式可以看出，溫度測量誤差和傳感器配對誤差均會引起測量誤差。鑒于這種情況，設(shè)計時一方面必須選用性能良好的溫度傳感器；另一方面應(yīng)使溫度傳感器的特性呈線性關(guān)系且兩只傳感器的溫度特性曲線應(yīng)當一致。但是，常常溫度傳感器特性在0℃～100℃并非線性，每只傳感器的特生曲線又不盡相同。因此，除了采用性能比較好的鉑電阻作為溫度傳感器外，還必須對每只熱能表通過硬件或軟件校正。由于硬件校正會增加成本，因而多采用軟件校正。具體做法是將整個測溫范圍根據(jù)允許的測量誤差分為若干段，校正時測出各校正點的誤差并存儲到EEPROM。而實際工作時，先測出水溫，然后采用查表的辦法從誤差中查出修正值來對所測的溫度進行修正。如果測出的水溫不是正好在校正點上，則可采用插值估算的辦法予以修正。這樣處理不僅可以解決溫度測量誤差，同時也可以解決傳感器的配對誤差。

3.2 功耗和抗電磁干擾

由于熱能表長期處于無人看守狀態(tài)，且只能使用電池供電，因此，設(shè)計時，要求系統(tǒng)功耗應(yīng)非常低，且抗電磁干擾的性能要好。

正是為了降低系統(tǒng)功耗，設(shè)計時除顯示器外，所有的器件都采用3.3V的低功耗器件。比如，作控制核心，PIC16C64具有功耗低、運行速度快等特點，其工作電流只有1mA(3.3V@32kHz時)，進入休眠狀態(tài)后只有幾微安且可以用中斷將其從休眠狀態(tài)喚醒。溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和顯示器是系統(tǒng)的主要耗能器件，因此在不使用時應(yīng)將它們的電源切斷，以進一步降低功耗。另外，由于PIC16C64的數(shù)據(jù)總線和地址總線都埋在芯片內(nèi)部，因此，具有良好的抗電磁干擾性能。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的熱能表具有結(jié)構(gòu)簡單，計量準確的特點，可用于住宅小區(qū)或單元住戶的采暖計量。檢測結(jié)果表明：溫度測量誤差不大于±+0.15℃，傳感器配對誤差不大于±0.09℃。