跟着人民生活寓居条件的不断改进，环保认识的增强，如今城镇居民及企事业单位采暖大都选用集中供热办法，供热热源出产规模逐年扩展。供热热源为各片用户供热的主供热管道的进水口、回水口往往相距几百米，热源出产厂家热切需求在此工况下能安全、牢靠、准确、长时刻安稳作业的热量计量表。热量计量表一起还能进行其它相关数据的记载、贮存及长途通讯传输。为缴费和运转办理供给牢靠数据。
1 计量原理
依据传热学常识可知，1.6 Mpa压力下，在0～95℃温度规模内，水的密度
ρ=1 001.093 78-0.076 73t+0.003 57t2 (1)
式中，ρ为水的密度，单位kg/m3;t为温度，单位℃。
水的焓值为
h=27.596 1+1.529 19t+0.041 24t2 (2)
式中，h为水的焓值，单位kJ/kg。
设热源出水口温度为t1，回水口温度为t2。热源出水口焓值h1和回水口焓值h2能够由式(2)求得。热源出水口与回水口间的焓值差为
△h=h1-h2 (3)
热源输出的热量为
Q=ρ1△hV (4)
式中，Q为热源输出的热量，单位kJ;V为热源出水口输出体积，单位m3。
在热能计量表的热能计量时，热源出水口输出体积V一般取定值，则V被称为热源出水口体积流量。
经过单片机若能准确地测得热源出水口温度为t1和回水口温度为t2，以及热源出水口体积流量V，就能准确的完结热能计量。单片机一起还完结各种数值运算、累加、贮存、显现以及与上位机通讯等各项作业。
2 体系硬件规划
智能热能计量表体系整体结构图如图1所示。
2.1 单片机
智能热能计量表的中心是MICROCHIP公司出品的PIC16C73单片机。该芯片为8位单片机，双列直插28脚封装，192字节的RAM，4K字节EPROM，22个I/O口，3个守时/计数器，2个捕捉输入/比较输出/PWM输出，2个串行口可设定为SPI或I2C总线办法，5通道高速8位A/D转化器。自带上电复位、上电守时器和振荡器起振守时器，片内RC振荡器的看门狗守时器，有程序代码维护和省电的睡觉作业办法。由PIC16C7单片机构成的体系，能有用地削减外部元件，下降功耗、本钱，添加体系牢靠性。一旦程序跑飞，看门狗会主动使体系复位，程序从头从头履行。
2.2 数字测温器材
惯例模拟式温度丈量，需用一系列电路来完结信号调度、扩展、采样坚持并进行A/D转化，本钱较高，需求调试和校对，占用较多的硬件资源，且丈量间隔较短。而所运用的DALLAS公司出产的一总线式数字温度传感器DS18B20，具有3引脚TO—92小体积封装办法;温度丈量规模为-55～+125℃，可编程为12位A/D转化精度，测温分辨率可达0.062 5℃，精度为±0.5℃。被测温度用符号扩展的16位数字量办法串行输出;其作业电源既可在远端引进，也可选用寄生电源办法发生;与单片机衔接简略，进步了传感器的牢靠性。单片机与DS18B20间的丈量间隔与其衔接电缆线间电容有关，一般的衔接电缆因为线间电容较大，数字信号衰减严峻，测温间隔一般在100 m以内。经过理论剖析和实践验证，本设备选用三类双绞线作为传输线，其数据线的绞合结构能大大减小线间%&&&&&%，有用延伸传输间隔，本设备温度传感器有用丈量间隔可达400 m。
2.3 流量传感器
热源出水口体积流量选用自适应式磁体一干簧管传感器，它又称为“推挽双稳态”结构传感器，其状况只要两个：断开状况和吸合状况，而没有温文缓冲的自坚持过渡状况，能够大大减小如水锤现象那样的外界搅扰，防止误动作输入形成的计数差错，作业愈加安稳，计量更准确。
2.4 串行E2PROM
选用ATMEL公司出品的24C02作为存储器。它为I2C总线串口E2PROM，内含2K的8位存储单元，具有擦除/写入周期10万次和数据保存100年的高牢靠性。用它来存储累计流量、累计热量、运转天数以及键盘设置参数等信息，数据掉电后不蒸发。对存储在芯片中的数据，可经过软件运用加密算法进行加密处理，进步安全性，扩展器材的运用规模。
2.5 LCD液晶显现
选用LCM08TJY8位8字加段提示符液晶显现模块显现必要的信息。它内置显现RAM，可显现恣意字段笔划，I2C总线串口办法传输数据。低功耗，宽电压，视角对比度可调，显现明晰，安稳牢靠，运用编程简略。经过按键操控可循环显现累计热量、累计流量、进回水口水温及温差、运转天数等信息。自带2 kHz和4 kHz蜂鸣器驱动，可在体系毛病时宣布声音报警信号。
2.6 PCF8563时钟芯片
该芯片是PHILIPS公司推出的一款带I2C总线，具有极低功耗的多功用时钟/日历芯片。具有4种报警功用和守时功用;内部时钟电路、内部振荡电路、内部低电压检测及两线式I2C总线通讯办法，不光简化外围电路，并且添加了芯片的牢靠性。本体系运用天报警功用以记载体系运转天数。稍加修正即可记载运转小时数、显现当时时刻等，进一步增强体系功用。
2.7 MAX487通讯芯片时钟芯片
MAX485接口芯片是Maxim公司的一种能够完成RS-485通讯的芯片。用于RS-485与RS-422通讯的低功耗收发器，它具有一个驱动器和一个接收器，并具有限摆率驱动器，能够有用减小EMI，下降由不恰当的终端匹配电缆引起的反射，完成最高250 kbps的无差错数据传输。本规划运用该芯片能够将热量表的实时数据上传给办理部门的计算机。
2.8 体系电路图
智能热能计量表体系电路图如图2所示。其间的按键用于激活液晶显现以及阅读替换期望显现的内容。
3 体系软件规划
软件由主程序、中止服务程序及各种子程序组成，其间中止有体积流量中止、与上位机串口通讯中止、日期中止和按键中止。为便于程序剖析运用，体系软件选用结构化模块程序规划办法，各模块间选用子程序调用衔接。针对单片机处理浮点数才能较弱的缺陷，一切数据选用24Bit有符号数表明办法，其表明规模绝对值可达0.5×10-127到1×101 28，精度可达2-16。体积流量则选用动态设置，其规模可从0.1～99.9 m3，极大的扩展了热表的计量规模。为了进步体系的牢靠性，做到在任何情况下不丢掉数据，除了硬件预防措施外，选用看门狗和软件圈套捕获因为电源电压动摇、电磁搅扰等导致的程序“跑飞”，将程序引向错误处理程序，以康复体系的正常运转。为了防止线路毛病和元器材失效，体系每次读取温度传感器和EEPROM都进行检测，一旦有毛病则主动宣布蜂鸣报警和犯错显现。体系主程序流程图如图3所示。体积流量中止服务程序流程图如图4所示。
4 定论
智能热能计量表选用一总线式数字温度传感器DS18B20同检测出水、回水温度，选用自适应式磁体一干簧管传感器检测出水口体积流量，再加上P%&&&&&%16C73内带看门狗功用，以及程序自检功用，有力的进步了智能热能计量表的牢靠性、准确性和安稳性，极具实用价值。
