PIC单片机的热能表研制

2.2 系统工作过程

该系统的工作流程图如图3所示。每次加电时，一般先设备系统信息，然后CPU进入休眠状态，并等待处理各种中断。在CPU进入休眠状态前，需关闭温度传感器、A/D转换器和显示器的电源以减小系统功耗。处理完中断后，CPU再次进入休眠状态以等待下一次中断。水表中断表示已经有一定体积的热水流水采暖设备，需要计算一次热耗。键盘中断表示应处理各种显示，而故障中断则表示系统某个部分出现故障，此时CPU应将故障类型和此时的有关信息写入EEPROM。

3 注意事项

3.1 温度测量误差和传感器配对误差

从热耗计算公式可以看出，温度测量误差和传感器配对误差均会引起测量误差。鉴于这种情况，设计时一方面必须选用性能良好的温度传感器；另一方面应使温度传感器的特性呈线性关系且两只传感器的温度特性曲线应当一致。但是，常常温度传感器特性在0℃～100℃并非线性，每只传感器的特生曲线又不尽相同。因此，除了采用性能比较好的铂电阻作为温度传感器外，还必须对每只热能表通过硬件或软件校正。由于硬件校正会增加成本，因而多采用软件校正。具体做法是将整个测温范围根据允许的测量误差分为若干段，校正时测出各校正点的误差并存储到EEPROM。而实际工作时，先测出水温，然后采用查表的办法从误差中查出修正值来对所测的温度进行修正。如果测出的水温不是正好在校正点上，则可采用插值估算的办法予以修正。这样处理不仅可以解决温度测量误差，同时也可以解决传感器的配对误差。

3.2 功耗和抗电磁干扰

由于热能表长期处于无人看守状态，且只能使用电池供电，因此，设计时，要求系统功耗应非常低，且抗电磁干扰的性能要好。

正是为了降低系统功耗，设计时除显示器外，所有的器件都采用3.3V的低功耗器件。比如，作控制核心，PIC16C64具有功耗低、运行速度快等特点，其工作电流只有1mA(3.3V@32kHz时)，进入休眠状态后只有几微安且可以用中断将其从休眠状态唤醒。温度传感器、A/D转换器和显示器是系统的主要耗能器件，因此在不使用时应将它们的电源切断，以进一步降低功耗。另外，由于PIC16C64的数据总线和地址总线都埋在芯片内部，因此，具有良好的抗电磁干扰性能。

4 结束语

本文设计的热能表具有结构简单，计量准确的特点，可用于住宅小区或单元住户的采暖计量。检测结果表明：温度测量误差不大于±+0.15℃，传感器配对误差不大于±0.09℃。