【正文】 熱量的溫差法?！?4) 按使用面積收費(fèi)這種方法與第3種方法基本相同。但由于遵循相同舒適度繳納相同熱費(fèi)的原則，用戶的熱費(fèi)只與設(shè)定的或測得的室溫有關(guān)，而與實際用熱量無關(guān)因此開窗等浪費(fèi)能源的現(xiàn)象無法約束，不利于節(jié)能。(2)通過測定用戶散熱設(shè)備的散熱來確定用戶的用熱量該方法是利用散熱器平均溫度與室內(nèi)溫度差值的函數(shù)關(guān)系來確定散熱器的散熱量；儀表為熱量分配儀表，常用的有蒸發(fā)式和電子式兩種。與此同時，集中采暖按熱量計費(fèi)的相應(yīng)技術(shù)也進(jìn)一步發(fā)展，采暖系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)更加先進(jìn)，計費(fèi)技術(shù)更加可靠和準(zhǔn)確，整個采暖熱量計費(fèi)裝置向小型化、計算機(jī)化發(fā)展。另外，熱計量產(chǎn)品方面，一方面，國外大公司如：何德魯美、Honeywell、西門子、斯倫貝謝等大舉進(jìn)入中國市場，另一方面，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)全面進(jìn)入起步階段，熱計量產(chǎn)品的研制開發(fā)工作發(fā)展很快，己經(jīng)有數(shù)家企業(yè)開發(fā)出類似產(chǎn)品。收費(fèi)方法也作了明確規(guī)定：生活熱水按熱水表計量收費(fèi)，采暖熱費(fèi)則要分兩部分收取，其中30～40％為按建筑面積計算，60～70％按消耗的熱量計算。我國在按戶計量與溫度控制方面的研究處于起步階段，當(dāng)前的任務(wù)是深化理論計算研究，完善適合中國國情的系統(tǒng)方案，進(jìn)行深入的、全面的試點試驗，制定相應(yīng)的測試方法。我國地域廣闊，人口眾多，房屋建筑規(guī)模巨大，其中住宅建設(shè)約占居住建筑的92％，住宅建設(shè)量大而且面廣，至今仍呈上升趨勢，而且這個上升趨勢還將持續(xù)20～30年。新型供暖計費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計和新型供暖設(shè)備開發(fā)等硬件措施則更是必備的條件。單片機(jī)輸出信號通過D/A、V/I電路，將輸出信號傳遞給電動調(diào)節(jié)閥，控制閥門的開度，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度目的。本文設(shè)計了一種基于AT89S52單片機(jī)的熱能計量與控制系統(tǒng)。 Energy Metering 。供熱收費(fèi)體制的改革是其中一個重要組成部分，它已成為繼醫(yī)療、住房改革后與人民生活密切相關(guān)的又一熱點問題。而在我國長期以來實行福利制供暖，能耗多少與用戶利益無關(guān)，這是大鍋飯體制遺留下來的一大弊端，也是供熱系統(tǒng)節(jié)能工作的一個最大障礙。七十年代末出現(xiàn)的能源危機(jī)及能源消耗加大環(huán)境污染，使得節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境成了舉世矚目的大事，促進(jìn)了發(fā)達(dá)國家供熱計量技術(shù)的長足發(fā)展。目前，國內(nèi)不少單位根據(jù)建筑采暖必須計量收費(fèi)的原則，已著手研究開發(fā)建筑節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，引進(jìn)、消化、研制相關(guān)的控制手段和儀表。有了一整套成熟的供熱系統(tǒng)運(yùn)行模式。目前約98%的公寓住戶根據(jù)計量繳納熱費(fèi)。儀表為測溫儀表，特點是安裝容易，價格較低?！?2) 按流量收費(fèi)對一些使用工業(yè)蒸汽的用戶與供熱單位之間多采用這種辦法。1℃；可計流量0~177。其次是比較常用的焙差法。而且，對于所測溫度，需要采用線性插值等近似計算技術(shù)，通過搜索與其距離最近的點計算相應(yīng)的焙值，從而得出瞬時熱量。然后實現(xiàn)對熱量使用信息的顯示，數(shù)據(jù)的傳輸與保存，費(fèi)用時間的提醒等。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 溫度傳感器選擇在傳統(tǒng)的模擬信號遠(yuǎn)距離溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能夠達(dá)到較高的測量精度。0℃～100℃ 18B20溫度傳感器是DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。精度下降等問題因此無法避免。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7816對此類卡的機(jī)械特性、電器特性等進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。非接觸式IC卡與讀寫器之間無機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障。此外，卡中各個扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件。所以選擇遠(yuǎn)程通信。CAN總線采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突；采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，數(shù)據(jù)傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時間短；每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾環(huán)境下使用；節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響；可以點對點，一對多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。XTAL1接外部晶體的一端，振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平，將使單片機(jī)復(fù)位；VCC掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。由熱平衡原理可知，兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達(dá)到熱平衡，它們的溫度必然相等。利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。每片DS18B20含有一個唯一的64位ROM編碼。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 流量檢測模塊設(shè)計 液體流量傳感器，可分為有腐蝕液體流量傳感器以及沒有腐蝕液體流量傳感器，這只是從介質(zhì)方面來區(qū)分的，也是在應(yīng)用選要第一個注意的事項。我們認(rèn)為：在呼吁有關(guān)部門改善水質(zhì)的同時，研制熱量表必須考慮對不同水質(zhì)的適應(yīng)性，不能因為水質(zhì)差就拒絕安裝熱量表。表的計數(shù)器按是否與熱水接觸又分為干式和濕式二種。在理論上講，當(dāng)波在管道的徑向(斜向)穿過流體截面的次數(shù)越多，其測量準(zhǔn)確度就越高。針對普通葉輪流量傳感器具有磁感應(yīng)效應(yīng)的缺點，本系統(tǒng)把當(dāng)今的無磁流量計應(yīng)用到熱量表中。這個轉(zhuǎn)盤的表而是由兩種不同的材料制成的，它的一半是由非金屬材料制成，另一半是由金屬材料(一般為銅)制成。f接口簡單，可便于與單片機(jī)建立可靠的脈沖信號輸出。根據(jù)設(shè)計的要求，以及考慮到與單片機(jī)連接的方便性，I178。 時鐘電路設(shè)計PCF8563 是PHILIPS 公司推出的一款工業(yè)級內(nèi)含I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片?？删幊虝r鐘輸出頻率為： 、1024Hz 、32Hz 、1Hz。然而由于LEGIC的市場定位是中高端用戶的一卡通市場，其對安全認(rèn)證有較高的要求，目前在我國反而是MIFARE 1技術(shù)得到了更為普遍推廣和應(yīng)用。接收器部分提供一個堅固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號。MFRC522的OSCIN和OSCOUT分別為晶振電路的輸入輸出引腳，兩者通過一個15pF的電容接地隔離。為了減少信號線上的干擾，使用了EMC高頻濾波電路。1%(6)介質(zhì)溫度：4～+200℃(7)行程：10mm(8)功耗：5W根據(jù)數(shù)字PID公式算法，電流I的變化值與之確定的溫度的變化關(guān)系來控制閥門的開度。由于D/A轉(zhuǎn)換器需要一定時間的，在這段時間內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器輸入端的數(shù)字量應(yīng)保持穩(wěn)定，為此應(yīng)當(dāng)在D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸入端的前面設(shè)置鎖存器，以提供數(shù)據(jù)所存功能。輸出形式為電流的轉(zhuǎn)換時間較短，而輸出形式為電壓的轉(zhuǎn)換器，由于要加上完成I/V轉(zhuǎn)換的運(yùn)算放大器的延時時間，因此建立時間要長一些。以此種方式工作時，數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出是分二步完成的。它由若干個發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)亮。 。這里采用了8550型三極管驅(qū)動的方法，顯然，當(dāng)單片機(jī)管腳輸出為高電平時，三極管不導(dǎo)通，蜂鳴器不響，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器上有電流經(jīng)過，發(fā)出聲音，完成聲音報警。由于SJA1000的總線驅(qū)動能力有限,它通過CAN收發(fā)器PCA82C250芯片與物理總線聯(lián)接起來。當(dāng)幾個站同時競爭總線讀取時，這種配置十分重要。電容濾波工作原理利用電容元件儲能的特性，將整流后輸出的電壓的能量儲存起來，然后緩慢的釋放給負(fù)載。輸出端電容用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。MAX706提供功能有：上電、掉電以及降壓情況下的復(fù)位輸出；獨(dú)立的看門狗輸出，用于電源故障報警、低電池檢測或+5v以外的電源的監(jiān)控；低電平有效的人工復(fù)位輸出。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主程序設(shè)計 流程圖是揭示和掌握封閉系統(tǒng)運(yùn)動狀況的有效方式。 主程序主要負(fù)責(zé)控制整個系統(tǒng)的工作流程，在主程序中，首先應(yīng)考慮到的是系統(tǒng)各模塊的初始化。 需要指出的是并非所有的CPU的控制/方式寄存器和工作寄存器都進(jìn)行初始化。測量頻率要解決如下三個基本問題：控制計數(shù)與門啟閉的定時對被測信號脈沖計數(shù)定時器與計數(shù)器的同步工作對脈沖計數(shù)可以通過查詢法或外部中斷方法實現(xiàn)軟件計數(shù)，也可用片內(nèi)計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，還可以外加集成計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。調(diào)用溫度采集子程序，對于兩路溫度信號的采集，本設(shè)計采用了數(shù)值濾波算法。通過校驗密碼校驗輸入密碼與芯片內(nèi)的密碼是否相符, 若相符則對主存儲器的寫操作使能, 以及對密碼存儲器的讀寫使能。需要注意的是,這些寄存器只能在復(fù)位期間寫訪問,因此,在對這些寄存器初始化前,必須保證系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。通過在系統(tǒng)中設(shè)置不同作用的卡，完善了系統(tǒng)的功能，確保了整個付費(fèi)過程的安全以及用戶和供方利益的公平公正。政府部門已經(jīng)開始制定供暖按照熱量消耗收費(fèi)的方式，現(xiàn)在，以高新技術(shù)為核心的熱能計量技術(shù)必定將成為未來供暖收費(fèi)主要的趨勢。通過單片機(jī)不斷檢測余額，當(dāng)達(dá)到設(shè)定要求時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警對用戶進(jìn)行提示。然后調(diào)BCD碼比較子程序進(jìn)行判斷；當(dāng)剩余熱量小于等于10J，系統(tǒng)報警提示用戶要購熱、對IC卡充值；當(dāng)剩余熱量小于等于0J，系統(tǒng)關(guān)閥，切斷供熱。用查詢法進(jìn)行軟件計數(shù)。開始設(shè)置初始化總線時鐘初始化RAM數(shù)據(jù)初始化FLASH數(shù)據(jù)初始化I/O初始化時鐘芯片初始化結(jié)束 溫度檢測子程序設(shè)計單片機(jī)程序?qū)S18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再對ROM進(jìn)行操作命令，最后才能對存儲器操作。初始化設(shè)置完成后，開啟中斷后調(diào)用鍵盤子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置，如無設(shè)置，則啟用默認(rèn)設(shè)置并啟動D/A轉(zhuǎn)換子程序進(jìn)行監(jiān)控，顯示數(shù)據(jù)，保持系統(tǒng)穩(wěn)定的自動運(yùn)行。本設(shè)計系統(tǒng)由初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊，IC卡模塊等模塊組成。本設(shè)計選用的是DIP/SO的一種：1MR，人工復(fù)位；2VCC，電源輸入；3GND，接地；4PFI，電源掉落電壓監(jiān)測輸入；5PFO，電源掉落信號輸出；6WDI，看門狗輸入；7RESET，復(fù)位信號輸出；8WDO，看門狗輸出。不能因為停電就得停水停熱，否則就需要蓄電池組和充電電路。采用電容濾波時，整流二極管中將流過較大的沖擊電流。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。CAN控制器和收發(fā)器配合完成CAN協(xié)議中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的通信協(xié)議功能。 聲光報警系統(tǒng) 鍵盤接口電路設(shè)計鍵盤設(shè)計考慮到熱量表的實際工作情況，應(yīng)該采用使用壽命長的自復(fù)式按鍵。 LCD1602電路圖 報警模塊設(shè)計聲光報警器又叫聲光警號， 是為了滿足客戶對報警響度和安裝位置的特殊要求而設(shè)置。對于供暖計費(fèi)系統(tǒng)顯示屏需要顯示各種提示信息，如熱量、累計流量、供水溫度、回水溫度、累計工作時間、購熱量、熱表的剩余量。因此，雙緩沖方式下，DAC0832應(yīng)該為單片機(jī)提供二個I/O端口。 D/A轉(zhuǎn)換電路在本設(shè)計中采用DAC0832芯片作為D/A轉(zhuǎn)換器。分辨率是指輸入給 D/A轉(zhuǎn)換器的單位數(shù)字量變化引起的模擬量輸出的變化，是輸出對輸入量變化敏感程度的描述。D/A(數(shù)/模)數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入的是數(shù)字量，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出的是模擬量。LLC1C1C1C1C1C18組成了MF RC522射頻發(fā)送信號的濾波電路；為了達(dá)到良好的電磁兼容在制作印刷電路板（PCB）時，這部分的電路必須緊靠MFRC522的天線引腳RX、TXTX2。接收電路需在RX和VMID之間連接一分壓電路。CRC）。正是由于這些優(yōu)點，并且出于以后產(chǎn)品升級和兼容性的考慮，本課題選用MIFARE 1卡作為熱表通訊和信息存儲的工具。內(nèi)含復(fù)位電路、振蕩器電容和掉電檢測電路。是一款性價比極高的時鐘芯片，它已被廣泛用于電表、水表、氣表、電話、傳真機(jī)、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。本系統(tǒng)采用了美國ATEML公司推出的AT24C04芯片，它的容量是4KB。，為高電平脈沖信號。 本系統(tǒng)選取的北京惠晶通科技有限公司生產(chǎn)的電極式無磁流量計DN20。此機(jī)械轉(zhuǎn)動信號經(jīng)一種無磁非接觸式傳感器將其轉(zhuǎn)化為電信號送至微處理器，同時計算出流體流量。因超聲波流量傳感器的測量腔體內(nèi)部沒有任何可動部件，所以對介質(zhì)的成份或雜質(zhì)含量沒有要求。葉輪式流量傳感器在規(guī)格上從小口徑到大口徑已形成系列化，能滿足不同使用范圍的要求。針對這一實際情況，我們采取加裝特制濾網(wǎng)和磁濾器的措施有效濾除上述雜質(zhì)，延長熱量表的使用時間。使用和研究實踐表明：直接采用小口徑的流量傳感器，存在一系列需要解決的問題。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。所以多片DS18B20能夠連接在同一條數(shù)據(jù)線上而不會造成混亂，這為溫度的多點測量帶來了極大的方便。（2）在DS18B20中的每個器件上都有獨(dú)一無二的序列號。從原理上看，用這種方法測溫上限很高。其特點是，溫度計要與被測物體有良好的熱接觸，使兩者達(dá)到熱平衡。當(dāng)按鍵按下后，RESET端產(chǎn)生高電平。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器（本設(shè)計選用晶體諧振器），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向