分布式管理控制式計(jì)熱表

1、分布式管理控制式計(jì)熱表長期以來，我國在熱水供暖上實(shí)行''小區(qū)式集體供暖、按供熱面積結(jié)算，與用戶是否 用熱無關(guān)。這種結(jié)算方式屬“包費(fèi)制”，一方面嚴(yán)峻阻礙了供熱方供熱積極性，另一方面由 于部分用戶缺乏節(jié)能意識，造成了資源白費(fèi)。計(jì)熱表作為熱力公司向每一位用戶收費(fèi)的 依據(jù)和手段，不僅已廣泛被用戶所同意，而且由于用熱量與費(fèi)用直截了當(dāng)相關(guān)，加強(qiáng)了 用戶的節(jié)能意識。目前計(jì)熱表的種類有專門多，但多數(shù)都有著操作復(fù)雜、價(jià)格高等缺點(diǎn)。本文為大伙兒 介紹一種利用凌陽公司的SPCE061A單片機(jī)設(shè)計(jì)出的一款新型的計(jì)熱表。該計(jì)熱表不僅 將用熱實(shí)現(xiàn)了分戶式治理，而且用戶可對自家的各個(gè)房間分別操縱；強(qiáng)大的語音

2、發(fā)聲功 能補(bǔ)償了人機(jī)交互界面單調(diào)乏味的缺陷；另外具有結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，性價(jià)比高等優(yōu) 點(diǎn)。''節(jié)能意味著節(jié)費(fèi)本計(jì)熱表將工作時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn)分為：上、下班時(shí)刻、出差時(shí)刻、假日 時(shí)刻以滿足不同情形的需求；計(jì)熱表實(shí)現(xiàn)“一控五即一個(gè)計(jì)熱表操縱五個(gè)房間；每個(gè) 房間的溫度、控?zé)釙r(shí)刻可分別設(shè)置；八位LCD可顯示熱量值、流量值、供水溫度、回水 溫度、剩余費(fèi)用、累計(jì)工作時(shí)刻等相關(guān)數(shù)據(jù)資料；語音播報(bào)各個(gè)房間的溫度、設(shè)置時(shí)刻 等；串行通訊實(shí)現(xiàn)集中抄表，方便治理。1、系統(tǒng)組成如圖1.1中所示，我們能夠發(fā)覺本計(jì)熱表由計(jì)量、操縱、顯示、低電壓愛護(hù)等幾個(gè)部 分組成。那么我們就針對不同的功能模塊的實(shí)現(xiàn)作以詳細(xì)的描述。

3、計(jì)量部分I顯小部分按鍵設(shè)置進(jìn)水溫度檢測出水溫度檢測梳量檢測SPCE0S1A控制部分房 間2的 閥 門語音輸出紅外接收完成室 溫時(shí)間的設(shè)置閥門的控制房間溫度檢測 房間2溫度檢冽 房間3溫度檢冽 房間3溫度檢冽 房間3溫度檢冽房間16tJ閥門房間熱閥門房間的閥門1.1 計(jì)量部分總的來說計(jì)熱表的計(jì)量包括熱量、費(fèi)用運(yùn)算兩個(gè)部分。具體的運(yùn)算公式如下：Q=V*（p入*h入一p出*h出） 其中：V為體積，p為水密度，h為烯值，Q為熱量M=k*Q （2）其中：k為熱量的單價(jià)，Q為熱量，M為費(fèi)用水密度、焰值在溫度的情形下可通過查表獲得，那么計(jì)量實(shí)際上是檢測：進(jìn)、出水溫 度，流量等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，每隔20s進(jìn)行一

4、次費(fèi)用、熱量運(yùn)算。SPCE061A可支持7 路A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換的速率最大可達(dá)到96k/s,轉(zhuǎn)換的結(jié)果為10位數(shù)據(jù)。在此設(shè)計(jì)中 由于對進(jìn)、出水溫度精度要求較高，因此選用2個(gè)PT100。流量的檢測可轉(zhuǎn)化為計(jì)量流 速計(jì)發(fā)送的脈沖數(shù)，（100個(gè)脈沖為0.001立方米）在本設(shè)計(jì)中，SPCE061A通過外部 中斷EXT2來檢測流量，流速計(jì)每發(fā)送一個(gè)脈沖便產(chǎn)生一個(gè)方波脈沖作為外部中斷信號, 通過運(yùn)算進(jìn)入中斷的次數(shù)進(jìn)而運(yùn)算出流量。SPCE061A內(nèi)部的兩個(gè)定時(shí)器有較寬的頻率 選擇范疇，另外芯片內(nèi)部的時(shí)基發(fā)生器可提供更加豐富的定時(shí)/計(jì)數(shù)頻率。在設(shè)計(jì)中我們采納2Hz的定時(shí)頻率制作萬年歷，20s的定時(shí)能夠通過

5、讀取萬年歷的時(shí)刻值獲得。每隔 20s系統(tǒng)將IC卡中的費(fèi)用值刷新一次。1.2 操縱部分：此計(jì)熱表操縱部分包括：各時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置、各個(gè)房間溫度的設(shè)置、各個(gè)房間閥門的 開關(guān)、語音輸出等。這些操縱操作差不多是通過遙控器來實(shí)現(xiàn)。SPCE061A對遙控信號 的接收是以EXT1引入，每接收完一組數(shù)據(jù)后便進(jìn)行相應(yīng)的判定、操作。設(shè)置時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn) 指設(shè)置上下班時(shí)刻，出差時(shí)刻，假日時(shí)刻。設(shè)置完畢后，系統(tǒng)會按所設(shè)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行：在上 班期間房間溫度保持在所設(shè)低溫，下班后房間溫度保持在所設(shè)高溫；出差期間房間溫度 保持在所設(shè)低溫；假日時(shí)刻房間溫度保持在所設(shè)高溫。同樣可設(shè)置各個(gè)房間溫度，值得 注意的是房間溫度的底線必須大于4防止管道

6、結(jié)冰。SPCE061A內(nèi)置雙通道發(fā)聲 器，每個(gè)DAC通道的輸出能力為3mA。D/A轉(zhuǎn)換的模擬量電流信號分別通過AUDI, AUD2管腳輸出。本設(shè)計(jì)中將其用于播報(bào)各個(gè)房間的溫度、所設(shè)的日期時(shí)刻以及錯(cuò)誤提 示。1.3 顯示、按鍵操作：此計(jì)熱表上設(shè)有一個(gè)手動按鍵，通過按鍵可查詢：累計(jì)熱量值J、熱量、流量、累計(jì) 流量、供水溫度、回水溫度、累計(jì)工作時(shí)刻、剩余費(fèi)用等。在按鍵的同時(shí)LCD會有相關(guān) 的數(shù)值顯示，用戶可從此讀出相關(guān)的信息。SPCE061A與LCD之間的通訊通過I。口來 實(shí)現(xiàn)。1.4 低電壓愛護(hù)、低功耗：SPCE061A內(nèi)置低電壓檢測模塊，當(dāng)系統(tǒng)電壓低于正常工作電壓底線時(shí)，為了防止系 統(tǒng)程序運(yùn)行紛

7、亂，系統(tǒng)自動復(fù)位。在系統(tǒng)復(fù)位前可將重要的數(shù)據(jù)信息儲存到SPCE061A 的FLASH中。系統(tǒng)再次上電運(yùn)行時(shí)將儲存的數(shù)據(jù)讀出連續(xù)參加運(yùn)算。SPCE061A的內(nèi) 核采納CMOS制造工藝同時(shí)具有弱振、閑暇等方式，極大的降低了功耗。此外SPCE061A 通常會有工作和睡眠兩種狀態(tài)，在睡眠期間CPU停止運(yùn)行，此間系統(tǒng)的功耗約為2uA。 因此睡眠能夠通過按鍵、中斷等喚醒。2、硬件設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)原理圖如2.1所示：主體部分采納SPCE061A,該芯片屬于16位機(jī)，芯片 的設(shè)計(jì)表達(dá)了 SOC概念,內(nèi)嵌32K的FLASH的儲備空間,雙16位的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器, 14個(gè)中斷源，A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元，32位可編程的多

8、功能IO 口，LVD/LVR等部分。 SPCEO61A在2.6v-3.6v的工作電壓范疇內(nèi)的工作速率范疇為0.32MHz49.152MHz, 較高的工作速率使其應(yīng)用領(lǐng)域極其寬廣。34C0I63D3Td ODOll.JT15T 2P "I JCICLCLK JCKZtSCV. y r*w mvi eg vein nz 0GC or i “Kaurri tea * * y32 2!2D Q 2C2 E F F FP”， HLII HLIt olb tig Qbl5 SLLirna 13CR/"K3“I5K3“l(fā)- Q“I5 Q“l(fā)lTl tT- kcZctr38BCterq6I

9、GtefS2N3,"flX'an5 7F154少uS-%iGjiFT"5TIGJVT“6葉"wIGJVUJ*2Q2222S.BSSBBSB系統(tǒng)用到7路溫度檢測，這7路模擬信號是通過IOA03OA6輸入至ij SPCE061A,通 過SPCE061A自身的A/D轉(zhuǎn)換單元將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。其中2路用于計(jì)量，5路用于 室溫檢測。依照不同的精度要求要求分別采納PT100,熱敏電阻。LCD采納8位8段微功耗的液晶顯示模塊LCM0826B,它的顯示狀態(tài)功耗為4uA,省 電模式下為1uA。SPCEO61A通過。A8IOA10三個(gè)端口和LCD連接，其中IOA8用 于片選

10、，IOA9. IOA10分別為時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接口。IC卡采納AT24C01A,用于儲備相關(guān)數(shù)據(jù)。SPCEO61A對IC卡的讀寫是通過IOBO、 IOB1兩個(gè)端口來實(shí)現(xiàn)。SPCE061A通過外接兩個(gè)CC4097實(shí)現(xiàn)對五個(gè)房間的電磁閥的操縱。A13IOA15的 不同組合用于選擇不同的電磁閥；IOA11和IOA12用于輸出高低電平對所選電磁閥進(jìn)行 操縱；IOB11和IOB12是所選的電磁閥的狀態(tài)輸入口。3、軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的工作流程如以下圖3.1：圖3.1工作流程圖第一進(jìn)行的是故障檢測，在此期間要緊檢測IC卡上金額是否大于0元，進(jìn)水溫度的 檢測，出水溫度的檢測，進(jìn)、出水溫度的比較，流量檢測等。假如顯現(xiàn)：卡上無錢，檢 測不到進(jìn)、出水溫度，或進(jìn)水溫度小于出水溫度，檢測不到流量等問題系統(tǒng)都會有相關(guān) 的錯(cuò)誤信息提示。有錯(cuò)，那么關(guān)閉所有的閥門，不參加各種計(jì)量運(yùn)算；無錯(cuò)，按照選定 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行閥門操縱，接著進(jìn)行相關(guān)的計(jì)量。按鍵掃描要緊針對表上的手動按鍵，如有按鍵操作，儲備按鍵次數(shù)，在按鍵處理部分 依照該次數(shù)進(jìn)行相關(guān)的顯示，其中次數(shù)為0顯示