一種基于TDC―GP21的無(wú)線(xiàn)熱量采集終端設計

在該系統中，信息采集單元用來(lái)測量每家每戶(hù)的用熱量，即所謂的一戶(hù)一表，選擇一棟樓的熱量采集作為一個(gè)檢測區塊，每個(gè)檢測區塊中的用戶(hù)通過(guò)ZigBee組網(wǎng)傳輸到數據收集顯示單元，該區塊中的所有信息采集單元共用一個(gè)數據收集顯示單元和一個(gè)GPRS通信模塊，這樣可以節省大量數據收集顯示單元和GPRS通信模塊，降低了系統的安裝費用，同時(shí)也節省了GPRS的通信費用，降低了運行成本。
2．2 無(wú)線(xiàn)熱量采集終端的設計
由于無(wú)線(xiàn)熱量采集終端是系統獲取信息的部分，因此是系統設計的關(guān)鍵。本文采用模塊化的思想設計了無(wú)線(xiàn)熱量采集終端的硬件電路，主要包括信息采集電路、液晶顯示電路、電源電路、晶振電路、JTAG電路等。其結構框圖如圖3所示。

首先，CC2430通過(guò)與TDC—GP21進(jìn)行通訊，實(shí)現對流量信息和進(jìn)、出水溫度的采集。然后，通過(guò)CC2430把流量和溫度信息轉化成用戶(hù)消耗的熱量值，并將熱量和累計熱量顯示在液晶屏上。最后通過(guò)短距離的無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊將熱量信息發(fā)射到數據中繼中心，進(jìn)而發(fā)送到遠程控制終端，數據的無(wú)線(xiàn)傳輸選擇了ZigBee和GPRS相結合的方式。
2．2．1 無(wú)線(xiàn)熱量采集終端電路設計
本設計中，通過(guò)TDC—GP21芯片來(lái)測量進(jìn)、出水溫度和流量信息。它是德國ACAM公司推出的高精度時(shí)間測量芯片，是TDC-GP2的升級產(chǎn)品。芯片的測量精度可達皮秒級，核心供電電壓為1．8～3．6V，I／O口供電電壓為1．8～5．5V，在核心供電和I／O供電都是3V的情況下，流入高速晶振的電流為130 μA，可使用電池供電，通過(guò)四線(xiàn)SPI標準接口與單片機通信，具有7×32位的E2PROM，集成度較高，集成了溫度采集、脈沖發(fā)生器及時(shí)鐘校準單元等，非常適合低價(jià)格超聲波熱量表的應用，外部?jì)H使用一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機就能完成整個(gè)系統的設計。其中，進(jìn)、出水溫度傳感器選用了精度極高的PT1000鉑電阻，它具有體積小、測量準確、穩定性好、結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，兩個(gè)鉑電阻分別安裝在進(jìn)、出水管道上。流量測量選用超聲波熱量表專(zhuān)用的壓電式超聲波換能器對超聲波在順逆流方向傳播的時(shí)間進(jìn)行測量，這樣既降低了成本又消除了非對稱(chēng)性電路誤差，在超聲波測量電路中所使用的超聲波的收發(fā)頻率為1MHz，超聲波換能器的功耗一般為5 μA，為了降低對超聲波傳感器的損傷，將超聲波傳感器安裝在出水管道上，其電路如圖4所示。