动态热量表的原理设计

　　热量表的种类很多，现在国内流行的热量表都是基于超低功耗 MSP430 系列的单片机进行设计的，这样虽然能解决低功耗问题，但这些热量表都是采用静态的测量方法，定时测量一次，当这段时间内有流量变化时就会产生误差。本热量表采用动态的测量方法充分地克服了这一问题。本系统使用的 N83C196KB16 型单片机也是一种 CMOS 型的低功耗单片机，在流量有变大或变小的跃变时动态地采集数据，使用动态的运算公式来实现动态的测量。

　　1、动态热量表的实现手段

　　计量热量的热量表由温度传感器、流量传感器和N83C196KB16 型单片机组成。热量表的整体结构见下图。

　　两只温度传感器用斜三通安装在进水管和回水管上，涡轮流量计安装于进水或回水管道中。热量表以单片机(N83C196KB16)为核心，对温度传感器送来的信号和流量传感器提供的信号进行数据采集和处理，按积算公式算出用户从热变换系统中获得的热量。

　　2、热量表的功能

　　热量表可以显示出水管、回水管的温度和他们的温差，显示温度范围为 0℃～100℃;显示当前的瞬时流量，今年的累计流量，上几年的累计流量;显示范围为0～99999999m;显示当前的累计流量，上几年的累计流量，显示的热量范围为 0～99999999kmh;自动存储累计热量、累积流量到 Flash 存储器中;断点保护，自动进入和退出掉电运行方式。

　　3、动态热量表的硬件设计

　　本系统选用 N83C196KB16 型单片机，该单片机是MCS—96 系列中的一种，它采用 CHMOS 工艺，可供用户使用的软硬件资源远比 MCS—51 丰富、灵活、快速。16 位 CPU ，不采用累加器，改用寄存器—寄存器结构，消除了单一累加器带来的“瓶颈效应”，提高了操作速度和数据吞吐能力。总线宽度可控，它的外部数据总线可工作于 8 位，也可工作于 16 位，可适应对片外存储器做字节操作或字操作的不同需要，也便于与 8位或 6 位数据总线的外设接口。

　　8K 字节的片内 R OM，总存储空间可为 64K，R OM和 RAM 统一编址。256 个字节存储器阵列和专用寄存器。其中 232 个字节是寄存器阵列，它兼具一般微处理器通用寄存器和 RAM 的功能，又都可用做累加器，另外有 24 个字节为特殊功能寄存器。高速输入和输出口，能测量高分辨率的脉冲。5 个 8 位输入 / 输出口全双工串行口。10 位 A/D 转换器，模拟量可直接输入，特别用于多路数据采集系统。脉宽调制输出口，可提供脉宽调制信号，经过外界积分电路产生模拟量输出信号。2 个 16 位定时器;4 个 16 位软件定时器;16 位监视定时器;18 个中断类型;高效的指令系统。