【導(dǎo)讀】技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或行政法規(guī)，給熱量表行業(yè)帶來(lái)了巨大商機(jī)。然而，我國(guó)試點(diǎn)項(xiàng)目使用的熱計(jì)量產(chǎn)品。多為歐洲進(jìn)口產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的產(chǎn)品還未實(shí)現(xiàn)成熟的批量生產(chǎn)，質(zhì)量參差不齊。響了供熱計(jì)量工作的順利進(jìn)行。在國(guó)外，集中供暖計(jì)量收費(fèi)是20世紀(jì)70年代中期由歐洲開(kāi)始的。相應(yīng)的“熱量表”，也經(jīng)。歷了從機(jī)械式、電子模擬積分式、電子數(shù)字積分式直到微處理器為基礎(chǔ)的智能式的發(fā)展過(guò)程。一的熱量表標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)EN1434?，F(xiàn)在向中國(guó)市場(chǎng)上推銷(xiāo)的歐洲各國(guó)的熱量表，大部分都標(biāo)明了。歐洲表熱量積分計(jì)算儀一律采用K系數(shù)補(bǔ)償?shù)姆绞?。表采用測(cè)溫元件是Pt100和Pt500。Pt100即在0℃時(shí)電阻值為100Ω。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)，中國(guó)最早研制“采。暖用熱量表”的是山西的一位教師。中國(guó)熱量表有以下特點(diǎn)：測(cè)溫傳感器選用了。做法對(duì)盜用熱水有一定的制約作用。中國(guó)國(guó)產(chǎn)熱量表的價(jià)格比歐洲進(jìn)口熱能表便宜1/2到2/3. 術(shù)相對(duì)復(fù)雜，問(wèn)題較多，中國(guó)熱量表在這方面尤其是薄弱的環(huán)節(jié)。

　　

【正文】 SIM 卡 , 24～ 29 為 SIM 卡引腳， SIM 卡同 TC35i 是這樣連接的 :SIM 上的 CCRST、 CCIO、 CCCL、 CCVCC 和 CCGND 通過(guò) SIM 卡閱讀器與 TC35i的同名端直接相連， ZIF 連接座的 CCIN 引腳用來(lái)檢測(cè) SIM 卡是否插好，如果連接正確，則 CCIN 引腳輸出高電平，否則為低電平。 TC35i 的第 32 腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長(zhǎng)情況，另一種是指示 TC35i 的工作狀態(tài)，可用 AT 命令 AT+SYNC 進(jìn)行切換，本模塊使用的是后一種。當(dāng) LED 熄滅時(shí) ,表明 TC35i 處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當(dāng) LED 為 600 ms亮 /600ms 熄時(shí)，表明 SIM 卡沒(méi)有插入或 TC35i 正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng) LED 為 75 ms 亮/3s 熄時(shí)，表明 TC35i 已登錄進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，處于待機(jī)狀態(tài)。 3 32 腳為控制腳，其中 30 為 RTC backup， 31 為 Power down， 32 為 SYNC。 35～ 38 為語(yǔ)音接口， 3 36 接揚(yáng)聲器放音。 3 38 可以直接接駐極體話(huà)筒來(lái)采集聲音 (37 是話(huà)筒正端， 39 是話(huà)筒負(fù)端 )。 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 顯示模塊選擇 OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管 (Organic LightEmitting Diode),又稱(chēng)為有機(jī)電激 光顯示(Organic Electroluminesence Display)。 OLED 由于同時(shí)具備自發(fā)光，不需要背光源、對(duì)比石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)。 LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因?yàn)樗亲园l(fā)光的。另外， OLED 的功耗比LCD 低得多，相同顯示面積的功耗僅相當(dāng)于 LCD 的 1/3。 OLED 尺寸難以大型化，但是分辨率可以做的很高，所以設(shè)計(jì)中采用 HTDS 系列 OLED 模塊。 設(shè)計(jì)中需要顯示的數(shù)據(jù)有瞬時(shí)流 量 (m179。/h)，累積流量 (m179。)，進(jìn)水溫度 (℃ )，出水溫度(℃ )，累計(jì)熱能 (KWh)等信息，所有數(shù)據(jù)均為整數(shù)位 6 位和小數(shù) 2 位以保證數(shù)據(jù)精確性，所以需要顯示的內(nèi)容包括數(shù)字、漢字、單位、小數(shù)點(diǎn)，因此我們選擇 OLED12864 顯示。 OLED12864 模塊簡(jiǎn)介 OLED12864 模塊實(shí)物圖如圖 39 所示，其基本特點(diǎn)和參數(shù)如下： 圖 39 OLED12864 實(shí)物圖 (1)無(wú)需背光：顯示單元能自發(fā)光； (2)寬電壓支持：無(wú)需任何修改，直接支持 3V~5V 直流； (3)獨(dú)立的 SPI 通信方式： SPI 的優(yōu)勢(shì)在于可以獨(dú)立復(fù)位， 若使用 CPU 的硬件 SPI，顯示速度快，性能穩(wěn)定； (4)分辨率： 128*64； (5)可視角度大：最大可視角 160176。； (6)支持眾多控制芯片：全面兼容 Arduino、 51 系列、 MSP430 系列、 STM32/ CSR芯片等 (大量例程可供參考 )； (7)超低功耗：全憑點(diǎn)亮?xí)r ，正常全屏顯示漢字 (遠(yuǎn)低于 TFT、 LCD 等技術(shù) )； (8)工業(yè)級(jí)工作溫度： 30℃ ~70℃； (9)體積?。? 寸屏尺寸為 27mm*27mm*。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 OLED12864 模塊連接電路 OLED12864 顯示模塊接線圖如圖 310 所示 。 圖 310 OLED顯示模塊接線圖 1 號(hào)端子是 OLED 屏幕的地端與 2 號(hào)端子 VCC 供電端形成回路給 OLED 屏幕進(jìn)行供電，供電電壓 35V 通用，適合各種單片機(jī)。 3 號(hào)端子 SCL 時(shí)鐘線， 4 號(hào)端子 SDA 數(shù)據(jù)線， 5 號(hào)端子 RST 復(fù)位口， 6 號(hào)端子 D/C 數(shù)據(jù)指令選擇口，四個(gè)端子共同構(gòu)成 SPI 總線結(jié)構(gòu)，與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通信，顯示瞬時(shí)流量、累積流量、入水溫度、出水溫度、累計(jì)熱能等信息。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 第 4 章 熱能表軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本章主要對(duì)各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)調(diào)用做具體說(shuō)明。主程序中首先對(duì)程序中所用到的寄存器進(jìn) 行初始化、各個(gè)外部變量的定義、賦值以及子程序聲明，然后對(duì)各個(gè)中斷和定時(shí)器初始化，最后在主函數(shù)中循環(huán)調(diào)用。其中，最重要的是各個(gè)函數(shù)的協(xié)調(diào)調(diào)用。 設(shè)計(jì)思路及程序流程圖 軟件部分由主程序和各個(gè)子程序構(gòu)成。本程序中子程序包括熱量計(jì)算子程序，EEPROM 存儲(chǔ)子程序， OLED 顯示子程序， A/D 轉(zhuǎn)換子程序，流量統(tǒng)計(jì)子程序， GSM通信子程序，鍵盤(pán)控制子程序，數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換子程序以及各個(gè)模塊的初始化子程序構(gòu)成。 設(shè)計(jì)思路 由于單片機(jī)的功耗和單片機(jī)的工作時(shí)間成正比，所以利用各種中斷模式設(shè)計(jì)程序可以有效的減少 單片機(jī)的工作時(shí)間，從而降低單片機(jī)的功耗，延長(zhǎng)熱能表的使用時(shí)間。所以設(shè)計(jì)中，按鍵 1 放在中斷 0 實(shí)現(xiàn)屏幕顯示內(nèi)容的轉(zhuǎn)換，流量統(tǒng)計(jì)子程序放在外部中斷1 中， GSM 通信子程序放在串口中， OLED 顯示子程序， A/D 轉(zhuǎn)換子程序，流量統(tǒng)計(jì)子程序， EEPROM 存儲(chǔ)子程序放在定時(shí)器 T0 中斷中， T1 產(chǎn)生波特率，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的串行通信。整個(gè)程序盡量做到模塊化，這樣可以清楚的分析程序和找出程序中的錯(cuò)誤，方便修改。 主程序設(shè)計(jì) 主程序主要是為了給程序中所使用的各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，如果各個(gè)模塊不進(jìn)行初始化，各個(gè)模塊就不能正常工作 ，實(shí)現(xiàn)其功能，程序中需要初始化的部分包括以下幾個(gè)方面： (1)單片機(jī)寄存器、控制器和狀態(tài)寄存器的定義； (2)AT 轉(zhuǎn)換 IO 口狀態(tài)設(shè)置； (3)GSM 模塊通信初始化； (4)EEPROM 讀寫(xiě)初始化； (5)OLED 屏幕顯示工作模式初始化； 除此以外，程序還應(yīng)該在最后面添加單片機(jī)各個(gè)中斷和定時(shí)器狀態(tài)的初始化，只有這樣，才能使各個(gè)子程序正常的運(yùn)行。熱能表主程序流程圖如圖 41 所示。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 41 主程序流程圖 按鍵子程序設(shè)計(jì)及流程圖 由于設(shè)計(jì)中除了顯示切換需要按鍵控制，其他程序均為單片機(jī)自動(dòng)完成，所以程序中只需一個(gè)按鍵完成顯示內(nèi) 容的切換，按鍵連接單片機(jī)的 8 號(hào)引腳 即外部中斷 1。 圖 42 按鍵子程序流程圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有六個(gè)量需要顯示，它們是進(jìn)水溫度、出水溫度、瞬時(shí)流量、累積流量、本次熱能、累積熱能，它們將分成三組顯示，每次屏幕顯示兩個(gè)數(shù)據(jù)量，所以按鍵控制每 3 次完成一次循環(huán)控制。根據(jù)這種循環(huán)方式，程序中只要設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)志量，標(biāo)志量的數(shù)字由 0~2，每按一次鍵，標(biāo)志量加一，當(dāng)標(biāo)志量加到 3 時(shí)，置 0。當(dāng)標(biāo)志位為 0 時(shí)，屏幕顯示進(jìn)水溫度和出水溫度；當(dāng)標(biāo)志位為 1 時(shí)，屏幕顯示累積流量和瞬時(shí)流量；當(dāng)標(biāo)志位為 2 時(shí)，屏幕顯示累計(jì)熱能和本次熱能。按 鍵子程序流程圖如圖 42 所示。 定時(shí)器 T0 及串行中斷流程圖設(shè)計(jì) 定時(shí)器 T0 是整個(gè)設(shè)計(jì)中重要的一部分，因?yàn)樗鸬搅藛纹瑱C(jī)內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)時(shí)的功能，單片機(jī)利用計(jì)時(shí)功能和在這段時(shí)間讀取的外部信息計(jì)算出在這段時(shí)間的流速，通過(guò)已知量瞬時(shí)流速和這段時(shí)間的進(jìn)出水溫度，再通過(guò)算式即可求出這段時(shí)間內(nèi)的熱能信息，再通過(guò)不斷累積一段段時(shí)間的熱能從而得出用戶(hù)所消耗的總熱能，完成計(jì)費(fèi)。設(shè)計(jì)中計(jì)時(shí)功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：計(jì)時(shí)器 T0 采用方式 1 進(jìn)行計(jì)時(shí)，這種計(jì)時(shí)方式實(shí)現(xiàn)的是 16 位定時(shí)器功能，當(dāng)定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始對(duì)初值進(jìn)行加一運(yùn)算， 每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一次，由于設(shè)計(jì)中采用的是 的晶振，所以每個(gè)時(shí)鐘周期為 1μs，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷，執(zhí)行中斷程序，利用這種方法，如果使單片機(jī)執(zhí)行 50000 次計(jì)數(shù)，即可使每 50ms 產(chǎn)生一次中斷，如果技術(shù) 60 個(gè)中斷，即可實(shí)現(xiàn)每 30s 產(chǎn)生一次計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)信息，保存用戶(hù)的累積流量和累積熱能信息。定時(shí)器 T0 執(zhí)行過(guò)程子程序如圖 43 所示。 圖 43 定時(shí)器 T0子程序 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 定時(shí)器 T1 在程序中起到的作用主要作為波特率發(fā)生器使用，波特率的穩(wěn)定與否直接影響到串行通信的可行與否，程序中定時(shí)器 1 采用方式 2 產(chǎn)生 9600bps 的波特率，實(shí)現(xiàn)與 GSM 模塊的串行通信。串行中斷實(shí)現(xiàn)過(guò)程是 RX 接收到信號(hào)即開(kāi)始根據(jù)單片機(jī)和模塊兩者之間設(shè)置好的相同的波特率，從模塊端發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)特定的單片機(jī)執(zhí)行程序讀取和保存模塊所發(fā)來(lái)的信息。其流程圖如圖 44 所示。 圖 44 串行中斷子程序流程圖 流量統(tǒng)計(jì)子程序流程圖 流量統(tǒng)計(jì)子程序主要是利用外部中斷 0讀取外部流量傳感器發(fā)來(lái)的脈沖從而實(shí)現(xiàn)流量的統(tǒng)計(jì)，每個(gè)脈沖觸發(fā)一次外部中斷，在中斷中令流量計(jì)數(shù)變量加一，當(dāng)定時(shí)器 30s時(shí)間，定時(shí)器統(tǒng)計(jì)一次這段時(shí)間的計(jì)數(shù)脈沖，同時(shí)清 0， 方便下一段時(shí)間的計(jì)數(shù)，由于流量統(tǒng)計(jì)直接決定了最后熱能計(jì)算時(shí)的準(zhǔn)確性，所以應(yīng)該將該中斷設(shè)置為系統(tǒng)最高級(jí)的外部中斷。其程序流程圖如圖 45 所示。 圖 45 流量統(tǒng)計(jì)子程序流程圖 溫度計(jì)算程序設(shè)計(jì) 根據(jù)前面分析，在流量傳感器輸出質(zhì)量流量時(shí)采用焓差法，而流量傳感器輸出體積流量時(shí)采用熱系數(shù)法，為了方便單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和儲(chǔ)存，設(shè)計(jì)中采用焓差法比較方便，因?yàn)檫@種方法只要存儲(chǔ)水密度數(shù)表和焓差表即可通過(guò)累積這段時(shí)間的水的體積與這兩個(gè)數(shù)表相應(yīng)的數(shù)據(jù)相乘得出的進(jìn)水口熱能和出水口熱能，用戶(hù)消耗熱能只要將這兩個(gè)值石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 相減就可 以算出，所以，利用這種方法可以盡量的簡(jiǎn)化算式，方便單片機(jī)計(jì)算出熱能。 在單片機(jī)中，算法是這樣進(jìn)行的，首先，單片機(jī)讀取進(jìn)水口和出水口溫度，然后單片機(jī)通過(guò)查水密度表和焓制表計(jì)算出單位體積進(jìn)水口熱能和出水口熱能，然后將兩個(gè)值做差，此時(shí)得到值的單位是 J，這個(gè)單位較小，所以如果利用這個(gè)單位作為用戶(hù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)會(huì)浪費(fèi)很多單片機(jī)儲(chǔ)存熱能數(shù)據(jù)的空間，所以，應(yīng)該將單位 J轉(zhuǎn)化為較大的 KW/h，這樣有利于統(tǒng)計(jì)和收費(fèi)，最后再將單位體積熱能乘以總體積即可得出這段時(shí)間內(nèi)用戶(hù)所消耗的熱能信息，最后將這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)即可，熱能表溫度計(jì)算流 程圖如圖 46 所示。 圖 46 溫度計(jì)算子程序流程圖 液晶顯示子程序設(shè)計(jì) 液晶顯示主要內(nèi)容是顯示入水溫度、出水溫度、累積流量、瞬時(shí)流量、累計(jì)熱量、本次熱量，每次屏幕顯示兩個(gè)量。這里設(shè)置了標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為 0 時(shí)，顯示入水溫度和出水溫度，標(biāo)志位為 1 時(shí)，顯示累積流量和瞬時(shí)流量，標(biāo)志位為 2 時(shí)顯示累計(jì)熱量和本次熱量，程序在顯示時(shí)讀取標(biāo)志位，然后顯示標(biāo)志位對(duì)應(yīng)的內(nèi)容即可。因?yàn)樾枰@示的內(nèi)容有漢字和數(shù)字，漢字的寬高比例為 16*16，數(shù)字的寬高比例為 8*16，所以程序中不能將這兩種數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)子程序顯示，所以 程序中采用的顯示方式為先在屏幕的 0 行和 4 行顯示對(duì)應(yīng)的漢字，顯示完畢后，再在 2 行和 6 行顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字，這樣就可以將需要顯示的數(shù)字完全顯示出來(lái)，液晶顯示子程序流程圖如圖 47 所示。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 47 液晶顯示子程序流程圖 EEPROM 子程序設(shè)計(jì) 在程序中 EEPROM 子程序是非常重要的一個(gè)部分，因?yàn)檫@個(gè)部分所起到的作用是保存累計(jì)熱量信息，通過(guò)將熱量信息保存在 EEPROM，就可以使熱能表在經(jīng)過(guò)斷電后依然可以讀取斷電以前的信息，這樣做保證了供暖公司不會(huì)因?yàn)檫@種問(wèn)題導(dǎo)致發(fā)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這是存在普通 ROM 中做 不到的，通過(guò)這種方法，只要保證了熱能和流量信息可以?xún)?chǔ)存，就可以實(shí)現(xiàn)此功能，只有這樣才能使設(shè)計(jì)出的熱能表符合實(shí)際用途的需要。 EEPROM 儲(chǔ)存數(shù)據(jù)需要用到以下幾個(gè)關(guān)鍵字和地址： (1)ISP/IAP 數(shù)據(jù)寄存器 ISP_DATA，這個(gè)寄存器的作用是 IAP/ISP 從 FLASH 讀出的數(shù)據(jù)存放在此處，向 FLASH 寫(xiě)的數(shù)據(jù)也放在此處，地址為 E2H； (2)ISP/IAP 地址寄存器 ISP_ADDRH 和 ISP_ADDRL，這兩個(gè)寄存器儲(chǔ)存的是操作時(shí)地址寄存器的高八位和低八位，地址分別為 E3H 和 E4H，復(fù)位后值均為 00H； (3)ISP/IAP 命令寄存器 ISP_CMD，這個(gè)寄存器主要作用是對(duì) EEPROM 發(fā)出命令，地址為 E5H，其格式如表 41 所示，命令模式表如 42 所示。 表 41 ISP_CMD寄存器格式 SFR name Address bit B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 ISP_CMD E5H name MS1 MS0 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 表 42 ISP_CMD 命令模式 MS1 MS0 命令 /操作 模式選擇 0 0 Standby 待機(jī)模式，無(wú) ISP 操作 0 1 從用戶(hù)的應(yīng)用程序區(qū)對(duì) “Data Flash/EEPROM”進(jìn)行字節(jié)讀 1 0 從用戶(hù)的應(yīng)用程序區(qū)對(duì) “Data Flash/EEPROM”進(jìn)行字節(jié)編程 1 1 從用戶(hù)的應(yīng)用程序區(qū)對(duì) “Data Flash/EEPROM”進(jìn)行字節(jié)擦除