【正文】 態(tài)，待需要時將其置于開機狀態(tài)。 (2) 開發(fā)簡易、時間短： PIC 單片機的指令簡單，并且指令集合是非常少的，一些中等水平的 設(shè)備的命令代碼只有少有的那么幾條，并且學(xué)習(xí)操作很簡單，當(dāng)然使用起來也是很簡單的，方便了人員。比如，盡管例如， 51MCS? 系列的單片機已經(jīng)應(yīng)用了十多年，但是現(xiàn)在為止，它還是呈現(xiàn)出日漸廣泛的應(yīng)用趨勢，這就是對上述的最好證明 [13]。 據(jù) 20xx 年 5 月不完全統(tǒng)計，中國現(xiàn)在生產(chǎn)、經(jīng)營熱量表的企業(yè)己超過了 106 家，其中有超過十家生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)熱量表 1 萬多套，全國己安裝的國產(chǎn)和進口熱量表有 20多萬套 [11][12]。 1990 年，將熱量表專用電路模塊列入國家“七五”科 技攻關(guān)計劃。除去有關(guān)政策原因外，昂貴的價格也使我們對歐洲熱量表的接受能力受限。同時，鉑電阻在低溫的自熱效應(yīng)明顯。 截至目前，在一些歐洲國家，如丹麥、芬蘭、德國、法國等一些國家他們的熱用戶室溫控制的技術(shù)水平和設(shè)備都是很先進的 [9]。 熱量表 在國際領(lǐng)域的 的研究狀況 首先開始研發(fā)熱量表儀器的是歐洲國家。我國的發(fā)展改革委員會在二零零三年七月通過并實行了關(guān)于改善城鎮(zhèn)的供熱制度的方案 《關(guān)于城鎮(zhèn)供熱 體制改革試點工作的指導(dǎo)意見》，在該意見中明確的作了如下規(guī)定：要發(fā)揚創(chuàng)新精神，在供熱系統(tǒng)中引進高科技技術(shù)，通過先進的技術(shù)手段對現(xiàn)行的供熱系統(tǒng)進行改進，使供熱系統(tǒng)更節(jié)能更環(huán)保，既能包租用戶的需熱要求，又能提高能源的利用效率，保護環(huán)境。 目前，我國的經(jīng)濟制度日趨完善，我國城市的集中供暖體系制度也取得了很大的發(fā)展，用戶和供暖公司之間的關(guān)系已逐漸改變：用戶按其獲得的熱量進行付費，供暖公司有對用戶的用熱量和用熱質(zhì)量實行定價收費制度的權(quán)力。 截止到 20xx 年底，全國有 58 個 城市建設(shè)了 集中供熱設(shè)施，總供熱面積達 110766 萬平方米，全國供熱企業(yè)擁有供熱管道43748 千米，其中蒸汽供熱管道 7963 千米，熱水供熱管道 35785 千米。 此外，為了選用穩(wěn)定、低耗的電器元件，筆者詳細的分析比較了熱量計的主要組成單元：主控單元、流量計量表、溫度傳感器、 IC 卡，并且詳細的介紹了各元器件的電路組成。 IC卡式用戶熱量表的設(shè)計與應(yīng)用 摘 要 自二十世紀九十年代以來，集中供熱以其提高能源利用率、節(jié)約能源、改善環(huán)境衛(wèi)生等優(yōu)勢已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市的基礎(chǔ)設(shè)施。 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖作為編好系統(tǒng)程序的關(guān)鍵點，所以筆者首先綜合分析了系統(tǒng)的設(shè)計程序，再具體的分析介紹了整體程序中的各流程內(nèi)容 最后，筆者分析了熱量表的設(shè)計準(zhǔn)則（低耗、抗干擾能力強 ）， 并提出了實現(xiàn)方法。 與此同時集中供暖也不可避免的存在缺點： 用戶不能自己控制供暖的時間和溫度，無法保證舒適度?，F(xiàn)在實行和改進的住房改造政策更使住戶有自由選擇采暖方式的權(quán)利，這對傳統(tǒng)的供暖計費方式無疑是個挑戰(zhàn)，可見住宅供熱收費制度的 改革勢在必行 [2～ 4]。對用戶使用的熱量計量裝置和溫度控制儀器進行改進和研發(fā)，盡量適于城鎮(zhèn)住戶的經(jīng)濟要求，進一步在全國范圍內(nèi)普及。上世紀六十年代的能源危機，對一些歐美國家影響很大。現(xiàn)在中國市場上出現(xiàn)的大量由歐洲生產(chǎn)的熱量表儀器上面都進行了標(biāo) 注，“符合 75OIML R? 標(biāo)準(zhǔn)”（ 1997 年 4 月，歐共體正式通過）和“符合 EN1434 標(biāo)準(zhǔn)”（ 1998 年，國際法制計量組織頒布）這不僅是給用戶一個選擇、為了判斷的基本依據(jù)，同時也顯示了歐洲熱量表的標(biāo)準(zhǔn)化的程度。 （ 2）歐洲的熱量表安裝在回水管道上，此時流量計只能測回水的流量，熱量計量結(jié)果會因為人為因素而減少。 上個世紀九十年代，我國開始研發(fā)相關(guān)的熱量表。 1992年，我國的對統(tǒng)計進行監(jiān)督管理的相關(guān)機構(gòu)我國的計量工作的相關(guān)部門的秘書翻譯處一起對 OIMLR75國際通用的建議 《熱能表》這一國際化的規(guī)定進行了編譯并且出版發(fā)行。 PIC單片機介紹 單片機簡介 單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理器、隨機存取存儲器 、只讀存儲器、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上，從而構(gòu)成一個雖然小但卻很完善的微型計算機系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。 PIC 設(shè)備 簡介 PIC 類型的單片機的研究和生產(chǎn)者是代表世界單片機先進 水平的制作商和半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)商 M icroc hi p T echnol ogy Inc（美國的微型芯片科學(xué)技術(shù)公司）， 是一種用來開發(fā)的去控制外圍設(shè)備的集成電路（ IC） 。 (3) 效率高 ： PIC 單片機 的構(gòu)造不像其它設(shè)備，它是將數(shù)據(jù)傳輸線路和指令傳輸線路分不同的渠道來傳輸，這樣可以節(jié)省內(nèi)存，傳輸通道不會因為其它信息的傳輸而受到阻礙、出錯，其指令的傳輸也是單向的，不僅節(jié)省了時間，而且具有很高的準(zhǔn)確度。另外就是要注意各個板塊的運行和休眠是在什么時候，需要對 I/O 接口進行怎么的裝換，選擇什么樣的運行模版等，一旦出錯，系統(tǒng)將停止工作。 IC 卡（ Integrated Circuit Card） 集成電路卡簡稱 IC 卡，外形是一個塑料卡片，上面鑲嵌著一個集成電路芯片，根據(jù)國際的標(biāo)注制作它的外觀和尺寸大小。 像存儲器 IC 卡等常常是使用自身的 存儲芯片作為 IC 卡芯，像一些具有 智能 功能的 IC卡 常常會選擇一些微型的存儲 芯片作為卡芯。需要準(zhǔn)備其它的存 儲設(shè)備，以備不時之需。 IC卡經(jīng)常使用的微控制器芯片種類及特性，見表 12： 表 12 微控制器芯片種類及特性 類型 功能 舉例 具有加密功能 的控制器 （ MPU+CAU） 管理功能；加密、解密等運算功能。 焓值的定義 通常所說的“ 焓值 ”主要是指 空氣中 所具有的 總熱量， 在控制測量時，一般選取一定量的干空氣為對象 ， 來檢測其內(nèi)含有的能量，通常稱為“ 比焓 ” ， 不同的領(lǐng)域有著不同的含義，比如說 工程中 的“焓值”主要是指“水焓”，主要是通過單位質(zhì)量的干空氣與水蒸氣所具有的總能量。 課題研究的內(nèi)容 本課題的主要目標(biāo)是，為了更準(zhǔn)確的計算用戶的實際用熱量，研發(fā)出一種精度、 可靠性都很高的熱量計 。 (2) 規(guī)劃邏輯電路：主要是設(shè)計各元件之間的電路，如溫度傳感器電路、測量電路、 IC 卡的端口和讀寫電路，其中還包括 /AD轉(zhuǎn)換器、存儲數(shù)據(jù)、結(jié)果的可視化、鍵盤操作等方面的設(shè)計。我們在借鑒歐洲產(chǎn)品成熟的思想的同時，為了避免走國內(nèi)熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發(fā)的產(chǎn)品能夠符合我國國情，本課題在研發(fā)過程中主要解決以下問 題： (1) 低功耗設(shè)計：目前，熱量表有兩種供電方式： AC 電源和干電池提供電源。 (3) 葉輪式流量計測量：熱流量和系統(tǒng)脈沖數(shù)量的關(guān)系、葉輪的轉(zhuǎn)速和熱流量之間的關(guān)系、熱流量的補償辦法等方面。因為每家住戶的供熱管道都是一個獨立的循環(huán)通路，高溫?zé)崴畯倪M水管進入用戶，散熱后再從回流管道流回，所以用戶的管口處安裝熱量表來計算用戶的實際用熱量。本設(shè)計中的流量傳感器在安裝位置的選取上，是選擇了進水口和出水口這兩個位置，并且溫度傳感器的安裝位置的 差異對最終結(jié)果會略有影響。 (2) 根據(jù)常系數(shù)焓差法計算熱量 ( ) ( )p m f r p v f rQ c q c q? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? () 式中： 0pck? ，可以看做常數(shù)， pc 表示定壓比熱容。 (3) 分段式 k 系數(shù) 法 Q k dq?? ?? ?? () 式中： k 熱交為換系數(shù)，當(dāng)壓力為定值時隨溫度而變化。 現(xiàn)在我們了解到的一些由歐洲國家生產(chǎn)的比較先進的熱量表儀器中，為了保證儀器的精度要求，大都對 k 系數(shù)進行相關(guān)的修正后再使用。 由公式 ()可以看出關(guān)鍵是要得到不同溫度條件下的水的熱焓值和比熱容，由水的基本特性可知，水的熱焓值和比熱容受壓力的影響是很小的，基本上可以忽略。為了方便觀察，表中用的是比熱容的倒數(shù)。 IC 卡熱量表 的作用 IC 卡 的主要作用有以下幾個方面： (1) 讀取 功能 :在使用 IC 卡后能夠 清楚的讀取 “總用熱量”、“剩余熱量”、“開關(guān)閥狀態(tài)”、“卡號”等項目； (2) 記憶功能 :能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。 (4) 警報 功能 :熱量余值報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足自動發(fā)出警報并且關(guān)掉電子控制閥門保證系統(tǒng)的安全。 (2) 熱量表的抗干擾性。 因為軟件系統(tǒng)和硬件系 統(tǒng)是并存的，接下來將重點介紹熱量硬件系統(tǒng)，包括其組成部分，以及各自的功能和組成部分之間的聯(lián)系。 3) 波形整形電路：把尖脈沖信號變?yōu)榉叫尾ㄐ盘枺缓蟾男盘栐趩纹瑱C控制系統(tǒng)中完成計數(shù)功能。 7) LCD 顯示模塊：顯 示有關(guān)數(shù)據(jù)和內(nèi)容。 11) 看門狗電路： 主要提供存貯數(shù)據(jù)的單元，包括臨時保存和長期保存。 在選擇單片機時應(yīng)從以下幾個方面進行考慮 [19]： （ 1）單片機的兼容性和可擴展性。 （ 3）單片機的驅(qū)動能力。 （ 5）外殼包裝尺寸大小 ,包含組件的多少。其中，最主要的系統(tǒng)要求中具體考慮的問題有溫度和流量的采集模塊、 IC 卡、日歷電路、 LCD 顯示模塊的組成部件的選型。 【 4】 執(zhí)行速度快，壓縮能力強。 【 8】 直接、間接、相對尋址方式。 【 12】 具有保密功能，防止任意拷貝。 【 15】 具有 3 個定時 /計數(shù)器和 33 個輸入 /輸出口。 【 18】 TMSPI 和 2 TMIC 兩種同步串行通信方式 。系統(tǒng)復(fù)位地址是0000h ，中斷向量地址是 0004h 。 TIMER1 模式： 16位定時 /計數(shù)器，中斷溢出范圍是 0000h 到FFFFh 、可讀寫。這一特點表明單片機時鐘停止工作時 WDT 仍然可以保證正常工作，比如讓單片機執(zhí)行SLEEP 命令。存數(shù)卡內(nèi)部電壓的增加保證能夠給芯片持續(xù)提供 +5V 的電壓，而大容量的存儲空間則保證了日常應(yīng)用領(lǐng)域的計算要求。 (3) 保密存儲器 :4 個字節(jié)： 0 字節(jié)為錯誤計數(shù)器（ EC ），有效數(shù)位 0~2 ，其他無意義。這種操作方式禁止所有開始和停止條件。 4. SLE4442 卡的每個命令有三個字節(jié)組成：控制字節(jié)、地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)。本文的設(shè)計中 LCM 選擇南京市國顯電子公司的 PDC 605 LCM型 。 1. PDC 605 LCM型 模塊參數(shù) 工作 電 壓 : 4 .8 V V～ 典 型 值； 接 口方 式 :串行； 視角 : 0 ； 顯示 方 式 :反射式正顯示； 顯示 容 量 :6位 +兩組冒號； 字符 高 度 :11MM ； 工作 溫 度 : 20 60?? 20+ 60； 存儲 溫 度 : 30 70?? ； 2. 接口 引腳 定 義 : 5V?電 源 地 數(shù)據(jù) 通常接Vcc 3． LCD 與 MCU 內(nèi) RAM 映射表見表 33 表 33 LCD 與 MCU 內(nèi) RAM 映射表 Bit DATA D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DATA1 F1 G1 E1 D1 A1 B1 C1 Dp1 DATA2 F2 G2 E2 D2 A2 B2 C2 Dp2 DATA3 F3 G3 E3 D3 A3 B3 C3 Dp3 DATA4 F4 G4 E4 D4 A4 B4 C4 Dp4 DATA5 F5 G5 E5 D5 A5 B5 C5 Dp5 DATA6 F6 G6 E6 D6 A6 B6 C6 Dp6 DATA7 F7 G7 E7 D6 A7 B7 C7 Dp7 4. PDC605模塊結(jié)構(gòu)圖 圖 PDC605 模塊結(jié)構(gòu)圖 流量計 1．有關(guān)流量的概念 流量有兩種不同的表述方式 —— 瞬時流量和累積流量。 質(zhì)量流量和體積流量之間的關(guān)系如下： .mvll?? ( ) 其中： ? 流體密度，與溫度和壓力有關(guān)。常用的有葉輪式、超聲波式和電磁式。其原理是當(dāng)流體在管道內(nèi)沿軸線方 向流動時，有力作用在葉片上，該力的大小與流量 qv 、流體流速 v 和流體密度 q 有關(guān)。 qv 流量計測定的流體流量。渦輪旋轉(zhuǎn)使得整個回路的磁通量不斷發(fā)生變化，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢發(fā)出脈沖信號，在放大整形電路中變現(xiàn)為方波信號。 PIC16C74 最小系統(tǒng)模塊 大型系統(tǒng)如同搭積木一樣是由不同層次的小系統(tǒng)組成的。晶體的 類型對于系統(tǒng)