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1、基于MSP413单片机热量表检测系统研制和开发1 弓I言(Introduction)随着经济的发展，人们的生活水平日益提高，热量表 1-4由工业用途逐渐进入民用，用于有偿计费热量表的使 用越来越为广泛，传统的计划划拨式供暖计费方式是依照建 筑面积作为唯一计费依据，这种方式造成了能源的极大浪 费，而且，传统的检测系统是手动操作，效率低、人工成本 高，不利于商家提高利润。因此供暖行业急需一款能按照实 际供暖量计费的热量表。基于这样的市场需求，我们研制了 一款智能热量表检测系统，对热量表的功能指标进行检测， 用以确定检测热量表的流量、进水温度、出水温度、瞬时流 量、累计流量等参数是否准确。该系统的研
2、制成功可以提高 检测的精度和速度，另外还可以填补传统的热量表的不足。 这种新型智能检测系统的推出，不但是技术水平的进步，同 时也会大大提高热量表使用企业的生产力。2系统组成以及工作原理(The composition and principle)2. 1系统组成该热量表检测系统以单片机5-8为控制单元，外围釆 用按键模块、参数检测模块、三极管驱动数码管显示模块等 电路构成一个检测系统，用来检测热量表的流量、进水温度、 出水温度、瞬时流量、累计流量等参数是否正确，以此作为 计费的标准。除此之外，该系统还设置了光电隔离模块和串 行通信模块，光电隔离模块用以隔离检测电源和热量表线路 板的电源，提高检
3、测系统的稳定性。串行通信模块用来进行 人机对话，为用户提供良好的人机对话界面。系统的具体框 图如图1所示。图1系统框图Fig. 1 System block diagram2.2工作原理该检测系统对热量表的功能参数进行测试，用以确定热 量表的流量、进水温度、出水温度、瞬时流量、累计流量等 参数是否准确。检测系统工作时，首先进行参数的设置，利 用按键模块进行参数的设置，根据设置的参数进行参数的检 测，当显示模块显示的值为“0”时，表示系统清零，当显 示的值为“1” “2” “3”时，由温度检测电路进行低温 (40 )、中温(70 )、高温(140。)的检测。当温度检 测结束时，重新设置参数值为4
4、”，由流量检测模块进行 热量表水流量的检测。通过检测的热量表可以投入上使用， 根据温度和流量进行计费。该检测过程可以循环进行，对批 量生产的热量表进行循环检测。3主要硬件电路(Hardware design)3.1控制单元控制单元采用TI公司的MSP413系列单片机。推出的 MSP413系列单片机具有超低功耗和集成度高的特点。它内部 集成了高性能模拟电路和16位精简指令集结构，16位寄存 器和常数寄存器，达到最大的代码效率，具有很强的处理能 力和运行速度。此外，片内集成了用于流量检测的功能模块 SCAN IF,可以实现低功耗、精确、稳定以及实时的流量检 测。因此，检测系统选用MSP430FW4
5、27作为MCU。3. 2温度检测模块参数设置模块主要由继电器电路和发光二极管电路组 成，模拟温度的上、中、下三个温度值，并对热量表的温度 值进行检测。单片机的三个引脚P30、P31、P32分别控制三 极管Q8Q10的基极，当单片机的P30、P31、P32的电平为 高电平时，三极管导通，继电器中有电流流过时，继电器线 圈中有电流流过，衔铁吸合，表示热量表具有正常的温度检 测功能。检测时，用lk的电阻、1. 2k和1. 4k的电阻模拟热 敏电阻进行温度的检测，如图2所示。图2温度检测电路Fig 2 Temperature detecting circuit3. 3参数设置模块按键模块由三个按键构成
6、，电路图如图3所示，按键的 值分别由单片机的三个引脚P20、P21、P22读出，用来设置 和检测参数。当三个按键全部按下时P20、P21、P22接收到 的值为“111”，数码管的显示值为7,当数码管三个按键都 不按时，P20、P21、P22接收到的值为“000” ,数码管的显 示值为“0”。进行温度检测时，按键的值见表1所示。表1按键值对应功能Tab. 1 Function corresponding to the key value图3参数设置电路Fig. 3 Parameter setting circuit3.4驱动显示模块驱动模块主要由5个晶体三极管构成，主要完成对数码 管的显示驱动功
7、能。单片机的P60、P61、P62、P63、P64、 P655个端口分别接至QIQ5的基级，当P60、P61、P62、 P63、P64、P65的输出为高电平时，三极管导通，驱动点亮 数码管，数码管可以正确显示由按键模块设置的参数值。图4驱动显示电路Fig. 4 Drive display circuit4 软件说明(Software design)软件部分主要由三个部分构成，分别是参数设置、温度 检测、流量检测。参数设置用来进行不同功能的设置，如设 置为“1”时进行较低温度的检测，设置为“2”时进行中等温度的检测，设置为“3”时进行较高温度的检测，设 置为4时进行流量参数的检测。设置为零时进行
8、系统的清零。具体程序略。5 结论(Conclusion)基于MSP413系列单片机的热量表检测系统用了专用的 MCU技术，具有低功耗、低成本、高性能的特点，使得现有 的热量表可以克服了传统热量表的技术缺陷，具备良好的 检测精度、稳定性及耐用性，符合热量表的行业标准，能够 为我国实现按热量计费的供暖方式提供较好的技术基础。参考文献(References)1 胡豫杰，张志刚，常茹浅议我国热计量方法的选 用与发展方向J天津城市建设学院学报,2001, 7 (4)： 282-284.2 哈靖蜻，等小口径超声波热能表的研制J.声学 技术，2008(10)： 178-179.3 国家质检总局重点管理的计量
9、器具目录(第二批) S.北京：国家质检总局，2007.4 谭慧勇，孔祥平，朱江有磁热量表和无磁热量表 的对比分析EB/0L. 2009.5 马彪，孙艳霞低功耗热量表设计J.科技资讯，2008 (23)： 38-39.6 胡大可.MSP430系列Flash型超低功耗16位单片 机M.北京：北京航空航天大学出版社，2001.7 魏小龙.MSP430系列单片机接口电路及系统设计实 例M.北京：北京航空航天大学出版社，2002.8 马长虹.浅谈集中供热领域热能表的检测技术J. 应用能源技术，2007 (9)： 46-47, 50.9 李国祥，等.热能表S.北京：中国标准出版社， 2000.作者简介：宁凡(1976-),女，硕士，副教授研究领域：电子信 息技术.
