【正文】 率同方式1相同，為可變。SM2()為允許方式3中的多處理機(jī)通信位，方式0為SM2=0；方式1時(shí)若SM2=1，只有接收到有效的停止位，接受中斷RI才置1；方式2和方式3，若SM2=1，則只有當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為1時(shí)，才能將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF中，并把RI置1。REN允許串行接收位，當(dāng)該位為1時(shí)，允許串行接收，為0時(shí)，禁止串行接收。TB8為方式2和方式3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。RB8為方式2和方式3中要接收的第9位數(shù)據(jù)。TI發(fā)送中斷標(biāo)志位，該位由硬件置位，軟件清除。RI接收中斷標(biāo)志位，該位由硬件置位，軟件清除。(2) 電源控制及波特率選擇寄存器PCON電源控制及波特率選擇寄存器PCON只有最高位SMOD與串行口控制有關(guān)，其他位與低功耗工作方式及看門狗T3有關(guān)，其格式如表45所示。表45 電源控制及波特率選擇寄存器PCON格式SFR nameAddressbitB7B6B5B4B3B2B1B0PCON87HnameSMODSMOD0LVDFPOFGF1GF0PDIDLSMOD()：串行通信波特率系數(shù)控制位。當(dāng)SMOD=1時(shí)，使波特率加倍。復(fù)位后SMOD=0。(3) 串行數(shù)據(jù)寄存器SBUF串行數(shù)據(jù)寄存器SBUF包含在物理上是隔離的兩個(gè)8位寄存器，發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器，但它們共用一個(gè)地址99H。 串行通信子程序串行通信一般采用中斷方式進(jìn)行接收數(shù)據(jù)，這種方法的好處是可以在執(zhí)行程序的同時(shí)不影響接收數(shù)據(jù)。程序中設(shè)置的波特率為9600，所以，選用方式1自定義設(shè)置這種波特率。因?yàn)闊崮鼙碇恍枰〞r(shí)通過GSM模塊發(fā)送總熱能短信即可，所以，串行子程序設(shè)置主要設(shè)置發(fā)送程序即可，發(fā)送子程序流程圖如圖49所示。圖49 串行通信子程序流程圖 GSM通信程序TC35i模塊是通過AT指令來(lái)控制的，AT指令是從終端設(shè)備向終端適配器或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備發(fā)送的。其對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包大小有定義：即對(duì)于AT指令的發(fā)送，除AT兩個(gè)字符外，最多可接收1056個(gè)字符的長(zhǎng)度(包括最后的空字符)。每個(gè)AT命令行中只能包含一條AT指令，并且AT指令必須以回車作為結(jié)尾，響應(yīng)或上報(bào)以回車換行為結(jié)尾。程序中需要使用的AT指令如表46所示。46 TC35通信AT指令A(yù)SCII碼指令功能手機(jī)回答ATE0\r\nRESETOKAT+CREG?\r\n網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)，獲得手機(jī)的注冊(cè)狀態(tài)AT+GREG?\n+GREG:0,1AT+CMGF=1\r\n發(fā)送text格式短信OK程序設(shè)計(jì)中，首先使用ATE0指令令TC35模塊重啟，如果接收到OK，則表明單片機(jī)與TC35i模塊連接正常，程序中一直接收TC35i信號(hào)，當(dāng)接收到OK時(shí)，再繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，只有當(dāng)接收數(shù)據(jù)的第9位為0，第10為1時(shí)，說明信號(hào)良好，熱能表才可以開始正常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)功能。程序運(yùn)行首先判斷這兩個(gè)接收的數(shù)據(jù)是否為指定信息，這樣做可以使模塊運(yùn)行更加穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)無(wú)法發(fā)送短信的狀態(tài)。發(fā)送短信為指定時(shí)間將總熱能信息發(fā)送到計(jì)費(fèi)系統(tǒng)即可，TC35i初始化子程序如圖410所示。圖410 TC35初始化流程圖 AD轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)STC12C5620AD系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1(~)，有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到100KHz(10萬(wàn)次/秒)。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需作為A/D轉(zhuǎn)換的可以繼續(xù)作為I/O口使用。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果共10位，分別儲(chǔ)存在ADC_DATA和ADC_LOW2的低2位中。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，如果用戶取完整的10位結(jié)果，通過以下公式計(jì)算：如果舍棄ADC_LOW2的低2位，只用ADC_DATA寄存器的8位結(jié)果，則通過以下公式計(jì)算：其中，Vin為模擬通道的輸入電壓，Vcc為單片機(jī)實(shí)際的工作電壓。 A/D轉(zhuǎn)換寄存器STC12C5620AD系列單片機(jī)如果需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，首先應(yīng)該設(shè)置P1口的工作方式，只有設(shè)置了工作方式，才能正常工作，與之相關(guān)的寄存器有P1M0和P1M1，其設(shè)置如表47所示。表47　模擬配置寄存器P1M0和P1M1設(shè)置P1M0[7:0]P1M1[7:0]I/O口模式(，需先將其設(shè)置成開漏或高阻輸入)00準(zhǔn)雙向口(傳統(tǒng)8051I/O口模式)，灌電流可達(dá)20mA,拉電流230μA01推挽輸出(強(qiáng)上拉輸出，可達(dá)20mA，要加限流電阻，盡量少用)10僅為輸入(高阻)，如果該I/O口需作為A/D使用，可選此模式11開漏(Open Drain)，如果該I/O口需作為A/D使用，可選此模式設(shè)置完工作模式后，然后需要設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器的工作方式和轉(zhuǎn)換速度等參數(shù)，與之相關(guān)的寄存器是ADC_CONTER，ADC_CONTER的寄存器格式如表48所示。表48　ADC_CONTR：ADC控制寄存器SFR nameAddressbitB7B6B5B4B3B2B1B0ADC_CONTRC5HnameADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0ADC_POWER是ADC電源控制位，當(dāng)該位為1時(shí)工作，為0時(shí)停止，剛開啟后最好先等待數(shù)個(gè)機(jī)械周期，方便使電平穩(wěn)定，AD轉(zhuǎn)換值更加準(zhǔn)確。SPEED1和SPEED0是AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度控制位，當(dāng)數(shù)值均為1時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為270個(gè)機(jī)械周期；當(dāng)SPEED1為1，SPEED0為0時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為540個(gè)機(jī)械周期；當(dāng)SPEED1為0，SPEED0為1時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為810個(gè)機(jī)械周期；均為0時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為1080個(gè)機(jī)械周期。ADC_FLAG是AD轉(zhuǎn)換的標(biāo)志位，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完成后，該位自動(dòng)置1，所以程序中通過檢測(cè)該位是否由0變?yōu)?來(lái)判斷轉(zhuǎn)換是否完成，這樣才可以使讀到正確的AD轉(zhuǎn)換值。ADC_START為AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位，設(shè)置為1時(shí)，AD轉(zhuǎn)換開始，結(jié)束置0。CHS2,CHS1,CHS0為AD轉(zhuǎn)換模擬輸入通道選擇位，~~000，共8個(gè)。等AD轉(zhuǎn)換指令輸入后，需要等待四個(gè)機(jī)械周期才能讀到正確的ADC_CONTER數(shù)值，因?yàn)樵O(shè)置ADC_CONTR控制寄存器的語(yǔ)句執(zhí)行后，要經(jīng)過4個(gè)CPU時(shí)鐘的延時(shí)，其值才能夠保證被設(shè)置進(jìn)ADC_CONTR控制寄存器。等讀取到AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，需要從ADC_DATA寄存器讀取正確數(shù)值，其地址C6H。根據(jù)對(duì)于AD轉(zhuǎn)換程序的分析，可以得到AD轉(zhuǎn)換子程序流程圖如圖411所示。圖411 AD轉(zhuǎn)換子程序流程圖第5章 熱能表精度范圍分析在國(guó)家提倡節(jié)能降耗的背景下，熱能表計(jì)量是否準(zhǔn)確，是消費(fèi)者和供暖企業(yè)關(guān)心的問題。熱能表計(jì)量是否準(zhǔn)確，涉及到熱能表的誤差限。所以，設(shè)計(jì)中需要對(duì)該問題進(jìn)行詳細(xì)分析?！崮鼙頊?zhǔn)確度　準(zhǔn)確度定義用相對(duì)誤差限來(lái)定義熱能表的準(zhǔn)確度見式(51)：% (51)式中：──為熱能表的示值；──為真值。　誤差限的計(jì)算誤差限的計(jì)算見式(52)： (52)由于2級(jí)精準(zhǔn)度的溫度傳感器以及流量傳感器生產(chǎn)工藝要求較高，成本昂貴，3級(jí)精準(zhǔn)度器件的相對(duì)易得到，先前以確定選用3級(jí)精準(zhǔn)度的器件。故以3級(jí)準(zhǔn)確度的熱能表來(lái)說明，其相對(duì)誤差限的計(jì)算公式為式(53)，(54)，(55)： (53) (54) (55)式中：─為單片機(jī)計(jì)算誤差限，─為配對(duì)溫度傳感器誤差限；─為流量傳感器誤差限；─熱能表進(jìn)、出口水最小溫差；─熱能表進(jìn)、出口水溫差；─常用流量；─通過熱能表的流量。把式(53)，(54)，(55)代入式(52)，得式(56)： (56)式中為單片機(jī)計(jì)算與配對(duì)溫度傳感器誤差限之和，其值與溫差成反比；為流量傳感器誤差限，其值與流量成反比?！≌`差限影響因素的影響下面分為三種情況對(duì)誤差限影響因素的影響進(jìn)行分析。(1)當(dāng)熱能表進(jìn)、出口溫差為熱能表所允許的最小溫差時(shí)當(dāng)熱能表進(jìn)、出口溫差為熱能表所允許的最小溫差時(shí)，即，達(dá)到最大值，即。如接管直徑為20MM的熱能表，其常用流量，則。當(dāng)流量時(shí)達(dá)最大值，此時(shí)熱能表出現(xiàn)最大誤差限：。當(dāng)流量大于時(shí)誤差限逐漸降低；當(dāng)流量大于即后，誤差限的降低速率很小，誤差限接近常數(shù)，在左右，見表51 時(shí)熱能表誤差限。表51　時(shí)熱能表誤差限()177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%(2)當(dāng)熱能表進(jìn)、出口溫差大于熱能表所允許的最小溫差時(shí)隨著的增大，誤差限逐漸下降。如假設(shè)熱能表進(jìn)、出口水溫差℃，當(dāng)℃時(shí)，當(dāng)則出現(xiàn)最大的誤差限，為，而當(dāng)流量大于后，其誤差限基本穩(wěn)定在左右。當(dāng)℃時(shí)，則最大誤差限為，當(dāng)流量大于，誤差限基本穩(wěn)定在左右，若溫差再增大，誤差限下降極小，見表52℃，℃時(shí)熱能表誤差限、表53℃，℃時(shí)熱能表誤差限、表54℃，℃時(shí)熱能表誤差限。(3)當(dāng)實(shí)際流量恒等于常用流量時(shí)表52　，時(shí)熱能表誤差限()177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%若流量恒等于，℃時(shí)，可知當(dāng)＞后，誤差限幾乎不變化，即在正常流量下，只有當(dāng)＜時(shí)誤差限才較大，誤差限的變化如表4所示。大溫差、小流量運(yùn)行時(shí)最小值接近于1%，%，%，見表65時(shí)熱能表誤差限。表53　，時(shí)熱能表誤差限()177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%表54　，時(shí)熱能表誤差限()177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%177。%綜上述分析可知，當(dāng)熱能表進(jìn)出水溫差達(dá)到最小值并且流量也達(dá)到最小允許值時(shí)，%，隨流量的增加，誤差限逐漸下降為3%；不變時(shí)，越大，誤差越小，當(dāng)＞時(shí)，誤差接近常數(shù)；一定溫差下，當(dāng)實(shí)際流量大于常用流量的一半后，誤差近似為常數(shù)。故本熱能表正常工作時(shí)的誤差限能滿足177。5%的設(shè)計(jì)要求，并且讓熱能表工作在進(jìn)出水溫差越大，實(shí)際流量大于常用流量的一半以后其誤差限越小，熱能表的精確度就越高。表55　時(shí)熱能表誤差限(℃)3177。%177。%177。%6177。%177。%177。%9177。%177。%177。%12177。%177。%177。%15177。%177。%177。%18177。%177。%177。%21177。%177。%177。%24177。%177。%177。%69第6章 結(jié)論與展望 結(jié)論本文通過查閱國(guó)內(nèi)外資料和科技文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過深入分析研究，采用合理的元器件研制出基于STC12LE5616AD型單片機(jī)的熱能表。課題研究開發(fā)的熱能表主要指標(biāo)嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的《熱量表》CJ1282007設(shè)計(jì)。通過將單片機(jī)計(jì)算技術(shù)和數(shù)字化測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，設(shè)計(jì)出一款實(shí)用的熱量表，為用戶和供熱公司提供準(zhǔn)確的收費(fèi)依據(jù)。本文詳細(xì)闡述了基于STC12LE5616AD單片機(jī)的熱能表的設(shè)計(jì)過程，硬件部分包括了硬件選擇、硬件電路設(shè)計(jì)；軟件部分包括軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件各個(gè)模塊化的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)，根據(jù)熱量表行業(yè)要求對(duì)熱能表的測(cè)溫、流量采集、計(jì)算部分進(jìn)行精度范圍計(jì)算。設(shè)計(jì)中研究成果和結(jié)論如下：1. 熱能計(jì)算方法中的焓差法和熱系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果差別很小，但是在已知數(shù)據(jù)后兩種方法計(jì)算便捷程度上略有不同，焓差法適合質(zhì)量流量的計(jì)算，熱系數(shù)法更適合體積流量的計(jì)算，為了方便單片機(jī)采集和計(jì)算，選擇焓差法更為合適。2. 溫度傳感器部分選用PT1000，因?yàn)樵?0~600℃范圍內(nèi)該傳感器無(wú)論在精度、穩(wěn)定性和抗干擾能力上均具有很大優(yōu)勢(shì)，選用該傳感器可以有效的解決測(cè)溫響應(yīng)時(shí)差滯后較大和精度不足等問題。3. 系統(tǒng)在低功耗處理方面通過幾點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先設(shè)計(jì)采用了STC12LE5616AD型低功耗單片機(jī)，該單片機(jī)可以在鋰電池供電條件下工作很長(zhǎng)時(shí)間，顯示方面也在低功耗方面做了一定處理，設(shè)計(jì)中采用的OLED顯示屏為超低功耗顯示屏，系統(tǒng)中供電低壓的情況下也可以正常顯示，不僅如此，程序中也為低功耗進(jìn)行了相應(yīng)的處理，程序中顯示部分進(jìn)行了定時(shí)，如果用戶需要顯示的話通過按鍵可以喚醒顯示屏，在延時(shí)一定時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉顯示屏，通過這種處理方式，可以有效的延長(zhǎng)電池的供電時(shí)間，保證熱能表的長(zhǎng)時(shí)間工作。4. OLED顯示內(nèi)容包括進(jìn)水溫度、回水溫度、累積流量、本次流量、累積熱能、本次熱能信息，精度包括兩位小數(shù)，方便用戶查詢。5. 設(shè)計(jì)中創(chuàng)新的一點(diǎn)是添加了GSM模塊，該模塊的使用極大的解決了普通無(wú)線模塊