- 相關(guān)推薦
分布式管理控制式計熱表
長(cháng)期以來(lái)，我國在熱水供暖上實(shí)行“小區式集體供暖”、按供熱面積結算，與用戶(hù)是否用熱無(wú)關(guān)。這種結算方式屬"包費制"，一方面嚴重影響了供熱方供熱積極性，另一方面由于部分用戶(hù)缺乏節能意識，造成了資源浪費。計熱表作為熱力公司向每一位用戶(hù)收費的依據和手段，不僅已廣泛被用戶(hù)所接受，而且由于用熱量與費用直接相關(guān)，加強了用戶(hù)的節能意識。目前計熱表的種類(lèi)有很多，但多數都有著(zhù)操作復雜、價(jià)格高等缺點(diǎn)。本文為大家介紹一種利用凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機設計出的一款新型的計熱表。該計熱表不僅將用熱實(shí)現了分戶(hù)式管理，而且用戶(hù)可對自家的各個(gè)房間分別控制；強大的語(yǔ)音發(fā)聲功能彌補了人機交互界面單調乏味的缺陷；另外具有結構簡(jiǎn)單，易于操作，性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
“節能意味著(zhù)節費”本計熱表將工作時(shí)間標準分為：上、下班時(shí)間、出差時(shí)間、假日時(shí)間以滿(mǎn)足不同情況的需求；計熱表實(shí)現“一控五”即一個(gè)計熱表控制五個(gè)房間；每個(gè)房間的溫度、控熱時(shí)間可分別設置；八位LCD可顯示熱量值、流量值、供水溫度、回水溫度、剩余費用、累計工作時(shí)間等相關(guān)數據資料；語(yǔ)音播報各個(gè)房間的溫度、設置時(shí)間等；串行通訊實(shí)現集中抄表，方便管理。
1、系統組成
如圖1.1中所示，我們可以發(fā)現本計熱表由計量、控制、顯示、低電壓保護等幾個(gè)部分組成。那么我們就針對不同的功能模塊的實(shí)現作以詳細的描述。
1.1計量部分
總的來(lái)說(shuō)計熱表的計量包括熱量、費用計算兩個(gè)部分。具體的計算公式如下：
Q=V*(ρ入*h入—ρ出*h出)(1)
其中：V為體積，ρ為水密度，h為焓值，Q為熱量
M=k*Q(2)
其中：k為熱量的單價(jià)，Q為熱量，M為費用
水密度、焓值在已知溫度的情況下可通過(guò)查表獲得，那么計量實(shí)際上是檢測：進(jìn)、出水溫度，流量等。在實(shí)際設計中，每隔20s進(jìn)行一次費用、熱量計算。SPCE061A可支持7路A/D轉換，A/D轉換的速率最大可達到96k/s，轉換的結果為10位數據。在此設計中由于對進(jìn)、出水溫度精度要求較高，所以選用2個(gè)PT100。流量的檢測可轉化為計量流速計發(fā)送的脈沖數，（100個(gè)脈沖為0.001立方米）在本設計中，SPCE061A通過(guò)外部中斷EXT2來(lái)檢測流量，流速計每發(fā)送一個(gè)脈沖便產(chǎn)生一個(gè)方波脈沖作為外部中斷信號，通過(guò)計算進(jìn)入中斷的次數進(jìn)而計算出流量。SPCE061A內部的兩個(gè)定時(shí)器有較寬的頻率選擇范圍，另外芯片內部的時(shí)基發(fā)生器可提供更加豐富的定時(shí)/計數頻率。在設計中我們采用2Hz的定時(shí)頻率制作萬(wàn)年歷，20s的定時(shí)可以通過(guò)讀取萬(wàn)年歷的時(shí)間值獲得。每隔20s系統將IC卡中的費用值刷新一次。
1.2控制部分：
此計熱表控制部分包括：各時(shí)間標準的設置、各個(gè)房間溫度的設置、各個(gè)房間閥門(mén)的開(kāi)關(guān)、語(yǔ)音輸出等。這些控制操作基本是通過(guò)遙控器來(lái)實(shí)現。SPCE061A對遙控信號的接收是以EXT1引入，每接收完一組數據后便進(jìn)行相應的判斷、操作。設置時(shí)間標準指設置上下班時(shí)間，出差時(shí)間，假日時(shí)間。設置完畢后，系統會(huì )按所設標準運行：在上班期間房間溫度保持在所設低溫，下班后房間溫度保持在所設高溫；出差期間房間溫度保持在所設低溫；假日時(shí)間房間溫度保持在所設高溫。同樣可設置各個(gè)房間溫度，值得注意的是房間溫度的底線(xiàn)必須大于4℃——防止管道結冰。SPCE061A內置雙通道發(fā)聲器，每個(gè)DAC通道的輸出能力為3mA。D/A轉換的模擬量電流信號分別通過(guò)AUD1，AUD2管腳輸出。本設計中將其用于播報各個(gè)房間的溫度、所設的日期時(shí)間以及錯誤提示。
1.3顯示、按鍵操作：
此計熱表上設有一個(gè)手動(dòng)按鍵，通過(guò)按鍵可查詢(xún)：累計熱量值J、熱量、流量、累計流量、供水溫度、回水溫度、累計工作時(shí)間、剩余費用等。在按鍵的同時(shí)LCD會(huì )有相關(guān)的數值顯示，用戶(hù)可從此讀出相關(guān)的信息。SPCE061A與LCD之間的通訊通過(guò)IO口來(lái)實(shí)現。
1.4低電壓保護、低功耗：
SPCE061A內置低電壓檢測模塊，當系統電壓低于正常工作電壓底線(xiàn)時(shí)，為了防止系統程序運行混亂，系統自動(dòng)復位。在系統復位前可將重要的數據信息保存到SPCE061A的FLASH中。系統再次上電運行時(shí)將保存的數據讀出繼續參加運算。SPCE061A的內核采用CMOS制造工藝同時(shí)具有弱振、空閑等方式，極大的降低了功耗。此外SPCE061A通常會(huì )有工作和睡眠兩種狀態(tài)，在睡眠期間CPU停止運行，此間系統的功耗約為2uA。當然睡眠可以通過(guò)按鍵、中斷等喚醒。
2、硬件設計
硬件結構原理圖如2.1所示：主體部分采用SPCE061A，該芯片屬于16位機，芯片的設計體現了SOC概念，內嵌32K的FLASH的存儲空間，雙16位的計數器、定時(shí)器，14個(gè)中斷源，A/D、D/A轉換單元，32位可編程的多功能IO口，LVD/LVR等部分。SPCE061A在2.6v~3.6v的工作電壓范圍內的工作速率范圍為0.32MHz~49.152MHz，較高的工作速率使其應用領(lǐng)域極其寬廣。
系統用到7路溫度檢測，這7路模擬信號是通過(guò)IOA0~IOA6輸入到SPCE061A，通過(guò)SPCE061A自身的A/D轉換單元將其轉換為數字信號。其中2路用于計量，5路用于室溫檢測。根據不同的精度要求要求分別采用PT100，熱敏電阻。
LCD采用8位8段微功耗的液晶顯示模塊LCM0826B，它的顯示狀態(tài)功耗為4uA,省電模式下為1uA。SPCE061A通過(guò)IOA8~IOA10三個(gè)端口和LCD連接，其中IOA8用于片選，IOA9、IOA10分別為時(shí)鐘和數據接口。
IC卡采用AT24C01A，用于存儲相關(guān)數據。SPCE061A對IC卡的讀寫(xiě)是通過(guò)IOB0、IOB1兩個(gè)端口來(lái)實(shí)現。
SPCE061A通過(guò)外接兩個(gè)CC4097實(shí)現對五個(gè)房間的電磁閥的控制。IOA13~IOA15的不同組合用于選擇不同的電磁
【分布式管理控制式計熱表】相關(guān)文章：
基于DSP芯片的分級分布式管理系統設計03-18
淺談數字電影放映中的聲音制式03-16
分布式發(fā)電系統的應用及前景03-18
美國與歐洲分布式發(fā)電的比較12-05