基于msp430的超低功耗热量表系统分析与设计

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1、摘要摘要随着我国节能建筑的大力发展,传统热量供应模式已经不能适应节能战略的要求,按面积收费的供暖方式淡化了用户的节能意识,阻碍了节能建筑的有效实施。在1995年国家发布了《建筑节能“九五"计划和2010年规划》,规定从2010年我国供暖收费制度将改为分户计量式的方式,这极大地促进了我国热量表的市场发展。国内市场上一时间出现了各式各样的热量表,包括自主研发的以及国外产品的代理,国内热表市场由此形成。近年来,超声波测量技术以其高精度和无接触的测量优点得到了界内的认可,但在国内基于超声波的热量表并没有真正扎根,在技术和运营方面还需要进一步的标准化和规范化。本文针对我国热量表的发展

2、现状,分析了我国与国外热表行业的异同,利用专用计量芯片实现了热量表的热量计量、温度控制等系统设计任务。文章首先从热量表系统的功能组成说起,接着分析了计量的物理公式;第二部分介绍了TDC-GP22芯片中对超声波飞行时间的高精度测量方法以及放电法的测温原理,接下来引出超声波技术热量计量的系统方案;第三和第四部分完成了硬件部分的制作和调试和各个模块的软件调试以及关键数据的测量,最终利用测量数据完成了对热量计量的换算等工作。除了对热量值的高精度数据测量以外,系统还实现了像远程数据传输、温控等在内的附加功能。在系统制作过程中解决的技术难题和设计创新点,现陈述如下:1)超声波换能器在选

3、取过程中进行了频响扫频测试,并检测出选取的超声波具有极性,在反接之后回波响应衰减明显,不利于超声波的检测;2)由于换能器的老化或附着物对波形造成的衰减单纯用屏蔽法将会产生周期丢失现象,利用最新“第一波检测”技术较好的防止了这一现象;3)对于热量值的计量采用了软件优化算法,测量值更加稳定,对各个测量值的求解在运算量和精度上进行了平衡处理;4)研究了热量表的“干标”标定方法,在一定制作条件下可以完成对各个器件的质量和实际物理特性进行测试,实现热量表各测量参数的标定;5)在系统完成计量功能的前提下实现了对温度的控制,通过时间作息预设和实时温度调节等,增加了供暖消费的灵活性。关键词

4、:低功耗;热量表;TDC-GP22;第一波检测;温度控制I万方数据AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofenergy-efficientbuildings,theconsumptionconcept inthetraditionalenergysupplymodenolongermeettheimplementationofenergy strategy,becausetheheatingmethodforchargebyareaneglectoftheimportanceof energyitself.Sincethestate

5、issuedthe《BuildingEnergy"NinthFive"Planand2010 Plan》in1995,stateregulationedthetariffstructureofhouseholdmeteringwouldbefully implementedby2010,socalorimeterformeasuringtheheatbegantogetmoreandmore widelyused.Awiderangeofheatmetersappearedonthemarketatthesametime,there aresomeproductsbyind

6、ependentresearch,butalsoagentsofforeignproducts,these instrumentationsexistenceofdifferentprecision,differentprice,andthequalityisalso goodandbad.Inrecentyears,withtheextensiveapplicationofheatmeters,ultrasonic measurementtechnologyhasbeenrecognizedwithintheindustrybyitshighaccuracy andnon

7、-contactmeasurementadvantages.Butnowthetechnologyofultrasonicheat meterhasnotreallytakerootinthecountry,itneedsfurtherstandardizationand regulationinthetechnicalandoperationalaspects,topromotetheprocessofreplacing theoldheatingsystem.Thepaperaimsatthedevelopme

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