PIC單片機的熱能表研制

2.2 系統工作過(guò)程

該系統的工作流程圖如圖3所示。每次加電時(shí)，一般先設備系統信息，然后CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)，并等待處理各種中斷。在CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)前，需關(guān)閉溫度傳感器、A/D轉換器和顯示器的電源以減小系統功耗。處理完中斷后，CPU再次進(jìn)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備，需要計算一次熱耗。鍵盤(pán)中斷表示應處理各種顯示，而故障中斷則表示系統某個(gè)部分出現故障，此時(shí)CPU應將故障類(lèi)型和此時(shí)的有關(guān)信息寫(xiě)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(huì )引起測量誤差。鑒于這種情況，設計時(shí)一方面必須選用性能良好的溫度傳感器；另一方面應使溫度傳感器的特性呈線(xiàn)性關(guān)系且兩只傳感器的溫度特性曲線(xiàn)應當一致。但是，常常溫度傳感器特性在0℃～100℃并非線(xiàn)性，每只傳感器的特生曲線(xiàn)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(guò)硬件或軟件校正。由于硬件校正會(huì )增加成本，因而多采用軟件校正。具體做法是將整個(gè)測溫范圍根據允許的測量誤差分為若干段，校正時(shí)測出各校正點(diǎn)的誤差并存儲到EEPROM。而實(shí)際工作時(shí)，先測出水溫，然后采用查表的辦法從誤差中查出修正值來(lái)對所測的溫度進(jìn)行修正。如果測出的水溫不是正好在校正點(diǎn)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(shí)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(cháng)期處于無(wú)人看守狀態(tài)，且只能使用電池供電，因此，設計時(shí)，要求系統功耗應非常低，且抗電磁干擾的性能要好。

正是為了降低系統功耗，設計時(shí)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(diǎn)，其工作電流只有1mA(3.3V@32kHz時(shí))，進(jìn)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轉換器和顯示器是系統的主要耗能器件，因此在不使用時(shí)應將它們的電源切斷，以進(jìn)一步降低功耗。另外，由于PIC16C64的數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)都埋在芯片內部，因此，具有良好的抗電磁干擾性能。

4 結束語(yǔ)

本文設計的熱能表具有結構簡(jiǎn)單，計量準確的特點(diǎn)，可用于住宅小區或單元住戶(hù)的采暖計量。檢測結果表明：溫度測量誤差不大于±+0.15℃，傳感器配對誤差不大于±0.09℃。