【正文】 的可靠性影響很大，特別是有睡眠喚醒功能的系統(tǒng)往往要求低電壓和低能耗，對于晶體的要求更加嚴(yán)格。但是振蕩回路中的晶體的激勵頻率必須保持在一定的范圍內(nèi)，既不能太高也不能太低。電阻 R3 的作用是防止過分驅(qū)動晶體，晶體 C5 的震動頻率為 ，相應(yīng)的 R3的電阻值為 10M? 。當(dāng)晶振頻率為 時，C6 的值取為 35PF ， C3 為 30PF 。確定 R3 電阻的阻值大小的方 法如下：利用一個 5?k 或 10?k 的微調(diào)電阻代替電阻 R3，從 0 慢慢調(diào)高，一旦示波器剛剛出現(xiàn)完整正弦波，這時候的阻值就是最接近 R3電阻的值。通常，確保電壓 VDD 的上升速度大于等于 福特每毫秒并且電壓 VDD 要從 0 福特起上升就可以確保電復(fù)位成功。 (2) 4K 位串行 EEPROM，十萬次擦寫周期，寫入數(shù)據(jù)可保存 100 年。 (6) 時鐘可達(dá) 。 【 CS/WDI 】 :選擇輸入，當(dāng) CS引腳處于高電平時，芯片沒有被選中，此時芯片將SO置為高組態(tài)。 【 VSS 】：接地。 【 RESET 】：復(fù)位輸出。這時， RESET 復(fù)位信號會提供給單片機 1 號管腳一個高電平，即單片機獲取到一個復(fù)位信號。 單片機的 RB6 口提供的電源，同時 RB6 口 還可以控制 X25045 的 WP 引腳，這樣通過單片機的 RB6 口就可以控制 X25045 的操作狀態(tài)。當(dāng)芯片處于工作狀態(tài)時， PIC 在該條管腳上輸出的高電平 ，這個電壓足夠帶動負(fù)載；若要進(jìn)入低功耗模式， PIC 就在該管腳上輸出低電平（相當(dāng)于 0），這樣 X25045 就沒有電源輸入，就不會耗電了。有兩個讀指令用于初始化輸出數(shù)據(jù) ,其他指令也需要一個 8 位地址和相關(guān)數(shù)據(jù)。 4．需要向 25045X 發(fā)出相應(yīng)的指令（有特定的指令名及指令格式）來控制讀操作和寫操作。所以，在某些情況下，這些管腳可作為可控電源來利用。 RESET 引腳是一個開漏型輸出引腳，這種引腳使用的前提條件是必須接上拉電阻。 3. X25045 各個管腳和單片機連接如圖 所示 。 SI 是串行輸入引腳，當(dāng) SCK 處于上升沿時可以往芯片內(nèi)輸入數(shù)據(jù)。 【 WP 】 : 芯片寫保護。 下面是 X25045 和單片機的連接圖。 (4) 針對芯片內(nèi)器件的不同型號，其電壓也有不同的范圍供選擇，它可以是 ～ ，或是 ～ 。 熱表數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)模塊說明 [] 本設(shè)計利用 X25045 來存儲熱表數(shù)據(jù) ， X25045 是 由 美國 Xicor 公司的生產(chǎn)的 一款性能優(yōu)良的單片機外圍芯片 ，該芯片是一個 標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成電路， 該芯片在內(nèi)部集成有EEPROM 、電壓監(jiān)控、看門狗定時器三種功能， 該芯片在使用過程中既可以 簡化硬件設(shè)計， 又能優(yōu)化 印 刷 電路板的空間 布局 ， 并且可以有效地 降低系統(tǒng)功耗和 生產(chǎn) 成本。它是能在許多情況下提供片內(nèi)復(fù)位的片內(nèi)電路。這時可以通過示波器來檢測引腳 OSC 來確認(rèn)是否發(fā)生晶振過分驅(qū)動，如果示波器檢測出完整的正弦波，則沒有發(fā)生過分驅(qū)動晶振；反之，如果出現(xiàn)方波的情況，則發(fā)生了晶振過分驅(qū)動。第二， C6 的值要大于 C3 ，這樣的目的是保證晶體在較短的時間內(nèi)起振。 PIC 單片機的震蕩方式有 四種，經(jīng)配置寄存器 C ONF IG F OS C 1的 ， FOSC2 位加以選擇，并在 ERPROM 編寫時寫入，四種震蕩方式如表 34 所示。但是由于電路上電時的擾動足夠強，即使低壓供電在復(fù)位時晶體振動變慢的現(xiàn)象也不是很明顯。其中包含晶振電路等。在電路設(shè)計時首先關(guān)心的具體元器件的連接方式，測試通過后在畫出 PCB 原理圖。 國產(chǎn)磁電轉(zhuǎn)換器的一般形式是磁阻式，由一個永久磁體和線圈構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片因為切割磁鐵的磁場而產(chǎn)生磁通量的變化。當(dāng)水流經(jīng)管道時 ,流體沖擊渦輪葉片而產(chǎn)生驅(qū)動力矩，渦輪需要克服摩擦阻力矩和流體阻力矩旋轉(zhuǎn)，根據(jù)流體力學(xué)的原理，當(dāng)流量恒定并且流經(jīng)管道的流體粘度也恒定時，渦輪旋轉(zhuǎn)的角速度隨流體速度的增加而增加，因此可以測量管道內(nèi)流體的速度，進(jìn)而推算渦輪角速度，最后求出管道內(nèi)流體的流量。所 以，現(xiàn)有熱量表中都是測定體積流量的流量計 [21]。瞬時流量和累積流 量的關(guān)系如下： 12ttL ldt? ? ( ) 根據(jù)計算單位或者方法的不同又有質(zhì)量流量和體積流量兩種不同的概念。 HT1621 只用 3~4 根通信線路就可以實現(xiàn) LCD 顯示部件和顯示系統(tǒng)與控制器的連接，對于管 腳數(shù)量有限的單片機來說這一特性顯得尤為重要，另外由于儀表本身體積大小受限導(dǎo)致必須用最少的管教數(shù)量實現(xiàn)液晶顯示通信方式， HT1621 無疑是最佳選擇。 表 32 SLE4442 卡命令格式 字節(jié) 1 控制字節(jié) B7B0 字節(jié) 2 地址字節(jié) A7A0 字節(jié) 3 數(shù)據(jù)字節(jié) D7D0 功 能 30H 地址數(shù) 無效 讀主存儲器 38H 地址數(shù) 輸入數(shù)據(jù) 修改主存儲器 34H 無效 無效 讀保護存儲器 3CH 地址數(shù) 輸入數(shù)據(jù) 寫保護存儲器 31H 無效 無效 讀加密存儲器 39H 地址數(shù) 輸入數(shù)據(jù) 修改加密存儲器 33H 地址數(shù) 輸入數(shù)據(jù) 比較校驗數(shù)據(jù) LCM 液晶顯示模塊 L CD L iqui d Cr y sta l D ispl a y即 ，中文名稱為液晶顯示。 (4) 處理方式 : IC 持續(xù)接收時鐘，當(dāng)?shù)谝粋€ CLK 下降沿之后， IC 卡轉(zhuǎn)換到底狀態(tài) L I/O的 被設(shè)置成高狀態(tài) H 。為了防止 IC 卡數(shù)據(jù)丟失和密碼被破解，對于校驗碼出錯次數(shù)規(guī)定不大于 3 次，超過 3次 則此卡作廢。 (1) 用戶存儲器 :內(nèi)部結(jié)構(gòu)有 256字 節(jié) ，其中 0~31 字節(jié)可設(shè)成 ROM ，用于存儲用戶識別碼、 IC 卡發(fā)行單位代碼等數(shù)據(jù)； 32~255 字節(jié)用于存放用戶信息。如果系統(tǒng)因為其他原因停止工作，或者軟件本身有問題，程序的清預(yù)分頻器不能正常操作 WDT 的計數(shù)器，此時 WDT 的溢出會發(fā)出復(fù)位信號，防止程序出現(xiàn)難以預(yù)計的錯誤。 (3) 串口通信功能：主要就是 SPI 、 2IC、 SCI 等功能，能夠和其他外部計算機保持通信。 (2) 定時器模塊：如前所述 PIC16C74 有三個定時器： TIMER0 、 TIMER1 、TIMER2 。 【 20】 低功耗： 5V 4MHz 5m A、 時 ； 3V 32k Hz 23 A?、 時 典 型 值；典型待命電流 ? A? 。這里面儀器的分辨率置頂能達(dá)到 ；而對比儀器的分辨率置頂能達(dá)到 200ns ； PWM 的分辨率達(dá)到 10位。 【 13】 低功耗 SLEEP 方式。 【 10】 監(jiān)視定時器電路。 【 6】 具有中斷能力。 【 2】 35 條單字指令。 綜合以上幾點因素，選擇 PIC 作為熱量表的核心控制器。 （ 4）單片機的可靠性和抗干擾性。 （ 2）單片機選擇的可行性。 13) 單片機控制系統(tǒng)：處理數(shù)據(jù)和控制外圍電路。 9) 電磁閥控制電路：用來完成閥門的驅(qū)動，并且操作電路輸出電平信號控制閥門，該系統(tǒng)中閥門的狀態(tài)有三種：打開、關(guān)閉、異常。 5) 通道選擇電路：決定流體進(jìn)入哪種溫度通道。 硬件的 組成部分 硬件設(shè)計采用模塊化的思想，參考系統(tǒng)整體對于硬件的要求，初步擬定的硬件邏輯框圖如下圖 ： 圖 IC卡熱量表的硬件框圖 各部分的功能如下： 1) 電源電路：采用 5V 鋰電池供電，穩(wěn)壓濾波處理后整個系統(tǒng)的每一個部分都由電源電路 供電。 (4) 電磁閥的控制。 (6) 加密功能 :一戶一卡，不可錯用。所以說它可以很敏感的對賬戶所使用的熱量進(jìn)行控制。 表 21 溫度、熱焓值、密度三者之間的關(guān)系 溫度 T (Co ） 熱焓值 H ( /kJkg ) 密度 ? ( 3/kgm ) 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 根據(jù)表 21，我們可以得出以下結(jié)論：水的熱焓值和密度并不是隨著水的溫度變化而呈現(xiàn)出線性的變化，由于在計算過程中對熱焓值和水密度計算的時候是按照溫度的插值計算方法，插值區(qū)間為 10 Co ，但是為了保證計算得到的結(jié)果更準(zhǔn)確，當(dāng)然在溫度40 70CC??～ 這一溫度區(qū)間內(nèi)可以將插值區(qū)間定為 5C? . 熱量表的 系統(tǒng)設(shè)計 IC 卡式熱量表的組成部分 IC 卡式熱量表主要是由以下幾部分組成的：溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和 IC 卡等部分組成，原理如圖 ()所示： 電 磁 閥P I C 控 制 器 I C 卡售 熱 管 理 系 統(tǒng)溫 度 傳 感 器 溫 度 傳 感 器 流 量 傳 感 器電 磁 閥 開 關(guān)熱 水 入 口出 口 熱 水 圖 IC卡熱量表的結(jié)構(gòu)簡圖 流量計用來測量和檢測流量數(shù)據(jù)信號、溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號；該新型的熱量表的核心部分是微控制器，它一方面流量計采集處理溫度傳感器提供的信號，對用戶從供熱系統(tǒng)中使用的熱量值，另一方面在內(nèi)部還設(shè)置了相關(guān)的電路 來控制其運轉(zhuǎn)，能夠在顯示相關(guān)測量數(shù)據(jù)的同時對系統(tǒng)起到一個檢查的作用，一旦出現(xiàn)故障，將會發(fā)出警報。計算水的熱焓值和比熱容時的插值區(qū)間為 10Co 。 熱量表的焓值計算 下圖 對熱量表的硬件組成原理進(jìn)行了簡單地介紹，安裝在進(jìn)水管道上的溫度傳感器對進(jìn)水口的水進(jìn)行溫度測量，得到其瞬時溫度 (sT ， bT )，微型控制器利用已測的瞬時溫度值，根據(jù)早已設(shè)計好的插值程序?qū)ζ溥M(jìn)行插值計算，得出 ( sh ， bh ) 和比容 (sv ， bv )；再利用安裝在進(jìn)水或回水管道中的流量傳感器 ,測量得出水的瞬時流量值 流 量 傳 感 器 供 水 溫 度 傳 感 器整 形 電 路單 片 機選 通 放大 電 路散熱器回 水 溫 度 傳 感 器L C D 顯 示 圖 熱量表簡單硬件原理圖 q( 3/ms)，利用這些數(shù)據(jù)就可以建立起水的瞬時消耗的熱量的數(shù)學(xué)模型 ? ?/e KJ s ，以測流量的流量計裝在供水管道上的情形為例計算瞬時耗熱量公式： ( ) /s b se q h h v?? () 所以在 0~t 時間段內(nèi)用戶一共消耗的總的熱量 ? ?EkJ 的數(shù)學(xué)計算公式如下： 00 [ ( ) / ]tt s b sE e d t q h h v d t? ? ??? () 因為在流量表工作過程中的溫度變量的變化時非常緩慢的。通過對比比較試驗測得的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)熱焓值和進(jìn)出口水的溫度之間存在以下關(guān)系： [18] 10Co t50Co , 1k = 50Co t60Co , 2k = 60Co t90Co , 3k = 該方法將熱交換系數(shù)量化為三個分段上的常數(shù)值，但是在確定這三個常數(shù)值的時候只能根據(jù)經(jīng)驗水平，對溫度的劃分也是大致性的，這樣就存在很大的誤差，不能很好的符合溫度的要求。 但是 考慮到液體的 密度 ? 是受溫度影響的， 所以在使用密度 ? 之前，首先要對密度 ? 進(jìn)行修正。 其作用過程 如圖 所示 : 圖 熱量表的工作原理圖 關(guān)于 熱量表 的 數(shù)學(xué)模型介紹 當(dāng)熱水通過交換系統(tǒng)時，當(dāng)中的熱量表 會按照流量（流量傳感器測得）和溫度（溫度傳感器測得）以及時間這幾個參數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的計算公式計算出用戶的實際用熱量并給予顯示 [15]。 熱量表的基本原理 熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括兩個溫度傳感器、計算熱量的儀器和感應(yīng)流量的傳感器。 IC卡的預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計主要包括以下幾方面： IC 的邏輯電路設(shè)計、軟件的流程設(shè)計、電磁閥自動控制電路的設(shè)計等這幾方面。同時，干電池的使用壽命是同流量計系統(tǒng)的工作電流緊密相連：當(dāng)系統(tǒng)的工作電流為 l 安培數(shù)量級時，電池就已經(jīng)不能保證系統(tǒng)的正常工作；假如我們的流量計的工作電流設(shè)計成百毫安級別，那么普通的干電池的使用壽命就能提高幾個小時，假如我們把系統(tǒng)的電流降低為微安的級別，那么普通干電池 的使用壽命又將提升很長時間，系統(tǒng)就可以更為長久的保持在工作狀態(tài)，由此可見降低功耗是多么的重要。 (4) 設(shè)計的更節(jié)能環(huán)保。計算器根據(jù)系統(tǒng)入口和出口處的溫度計算出熱量差、水的流量及水流經(jīng)的時間，這樣就可以計算出來采暖系統(tǒng)實際消耗的熱量。 課題研究的內(nèi)容和主要解決的問題 IC卡式熱量表是一種組合形式儀器，主要包括流量計算的傳感器、相關(guān)的溫度傳感器、熱量計算器這幾部分。它的價錢相對便宜，