基于MSP430单片机的智能热能表的研究

发布时间：2020-05-31 15:39

【摘要】： 随着热能计费需求的发展,西方的热能表计费方式在国内已经有大量的需求。但进口热能表的价格高昂,不利于在我国普及,必须研制符合我国国情的热能表。由于热能表在我国属于新兴产业,尚处于起步阶段,发展水平明显落后于国外。 本课题研究的目的是利用TI公司的新型芯片MSP430FW427来研制低功耗智能热能表。在本文中阐述了热量计算和系统软硬件的设计的理论依据,为进一步研究此种智能仪表提供了参考。 本文的研究内容主要包括以下几个方面: (1)分析了热量计算方法,阐明了焓差法和热系数法这两种热能计算的方法,解释了本课题在热量计算上应采用热系数法这一方法的原因。证明了热能系数的密度修正方法,为系统软件中的热能计算函数的设计提供了理论依据。 (2)对核心芯片MSP430FW427的特性以及在本课题中的应用方法作出详细说明,简要说明了系统中用到的重要外围模块,重点阐述在流量计数中需要用到的Scan IF模块。此外,分类介绍了各种常见的温度传感器和流量传感器,并根据本课题要求选取了传感器。 (3)设计了热能表的的实验系统。本系统包括硬件设计和软件设计部分,两个部分的设计都注意保证低功耗。硬件设计主要包括温度采集电路,流量传感器和Scan IF模块的连接,液晶显示器的连接以及简易按键等,还为抄表预留了通讯接口,并设计了通讯接口电路图。对于软件设计阐明了思路和给出了流程图,并对软件设计的平台和C430语言的编程方法进行了简要介绍。 本文对智能热能表的基础设计给出了详细的阐述和证明,设计了实验硬件系统和软件系统,并在实验中进行了验证,对以后热能表的研究有一定参考价值。
【图文】：

图 1-2 热能表的实际安装示意图[11,12]Fig.1-2 Installation of heat meter其 中 ， Q 为 消 耗 的 热 量 ， 单 位 kWh ； C 为 水 的 比 热 容 (C ＝0．001167kWh/L℃）；V为流过采暖设备的热水体积；t供水、t回水为流过采暖设备进水口和回水口的热水温度，单位为℃。由于受到微处理器能力的限制，硬件设计上必须附加很多外围模块如外部时钟，外部储存器，加大了设计的难度以及整个硬件的耗电量，使得仪表频繁更换电池。当时的主流设计如下图所示：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文了可编制的高效率的源程序。(3) 稳定的工作系统上电复位后，首先由DCOCLK启动CPU，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的时间起振及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在作CPU时钟MCLK时发生故障，DCO自动启动，以保证系统正常工作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。片内频率锁相环FLL++，可使系统工作在稳定的频率上[19]。(4) 丰富的片内外设外围模块的不同组合构成了 FW427 的丰富外设，基本外围模块有：看门狗，定时器，，比较器，96 段液晶驱动器，众多可独立编程的端口等。这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。FW427 的存储模块拥有 32KB＋256B 的 Flash 存储器，1KB 的 RAM，减轻了编程者在程序大小上的压力。各模块的逻辑关系见图 3-1。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP368.12

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 梁松涛;基于TFTP协议的嵌入式远程数据传输系统的研究[D];北京工业大学;2008年

2 白杨;基于ARM的热风炉自动控制系统的接口设计与实现[D];华北电力大学（北京）;2008年

本文编号：2690085