PIC單片機的熱能表研制

2.2 系統工作過程

該系統的工作流程圖如圖3所示。每次加電時，一般先設備系統信息，然后CPU進入休眠狀態，并等待處理各種中斷。在CPU進入休眠狀態前，需關閉溫度傳感器、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再次進入休眠狀態以等待下一次中斷。水表中斷表示已經有一定體積的熱水流水采暖設備，需要計算一次熱耗。鍵盤中斷表示應處理各種顯示，而故障中斷則表示系統某個部分出現故障，此時CPU應將故障類型和此時的有關信息寫入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，設計時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性關系且兩只傳感器的溫度特性曲線應當一致。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，且只能使用電池供電，因此，設計時，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)，進入休眠狀態后只有幾微安且可以用中斷將其從休眠狀態喚醒。溫度傳感器、A/D轉換器和顯示器是系統的主要耗能器件，因此在不使用時應將它們的電源切斷，以進一步降低功耗。另外，由于PIC16C64的數據總線和地址總線都埋在芯片內部，因此，具有良好的抗電磁干擾性能。

4 結束語

本文設計的熱能表具有結構簡單，計量準確的特點，可用于住宅小區或單元住戶的采暖計量。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℃。