专利名称：低功耗热量表的制作方法
技术领域：
本实用新型属于仪器仪表技术领域，涉及一种低功耗热量表。
背景技术：
21世纪初，国家建设部等八部委提出了新的热量计量方法，对供暖比较集中的城市使用单户热量计费的制度，但是直到今天，热量表并没有大面积普及开来，究其原因主要有两个方面首先热量计量的测量精确低，第二是热量表的核心一计算器电路功耗过大。热量表的使用寿命不长。现在国内热量表一般都采用美国MSP430CPU作计算器电路，而计算器电路是热量表的核心，它在静态时功耗需要10-20 μ A，一般工作状态时功耗要达到 40-50 μ A0且CJ-128-2007标准规定，采用一节一次性锂电池寿命必须大于6年。很多热量表厂家的精度只能达到国家2-3级标准，部分厂家即使出厂时能达到2级标准精度，过了几年后，由于电池本身损耗和计算器功耗过高等原因，电子电路无法在欠压下正常工作。从而导致计量精度无法保证准确。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，采用了国际上首次公布最新的、处理功能最强、速度最快、功耗最低的挪威“小壁虎” MCU-EFM32微处理器芯片，发明了低功耗热量表的计算器电路。适用于超声波和预付费热量表。本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为本实用新型包括电源模块、按键控制模块、存储模块、阀门控制模块、读写卡模块、红外通信模块、MCU处理控制模块、韦根信号采集模块、温度测量模块和液晶显示模块。韦根信号采集模块采集管道中的流量信息，韦根信号采集模块的输出端与MCU处理控制模块的I/o 口信号连接；温度测量模块采集分别采集进水温度和回水温度；按键控制模块的输出端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；液晶显示模块的输入端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；温度测量模块、存储模块、阀门控制模块、读写卡模块和红外通信模块分别与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；电源模块为按键控制模块、阀门控制模块、读写卡模块、MCU处理控制模块和韦根信号采集模块提供电源。所述的按键控制模块包括按键Κ1，通过确认按键Kl的按下次数分别使能读写卡模块或红外通信模块。本实用新型的有益效果采用Cortex_M3内核设计的32位单片机后，比传统的430单片机处理能力更强，功耗更低，低功耗模式下唤醒时间更短，大大减低了电路的功耗，静态工作电流小于4 μ A，一般工作电流小于12 μ Α,延长了电池的使用寿命，达到节能效
果O

图I为本实用新型结构示意图；[0010]图2为本实用新型中电源模块电路图；图3为本实用新型中阀门控制模块电路图；图4为本实用新型中韦根信号采集模块电路图；图5为本实用新型中温度测量模块电路图；图6为本实用新型中按键控制模块电路图；图7为本实用新型中存储模块电路图；图8为本实用新型中液晶显示模块电路图；图9为本实用新型中MCU处理控制模块电路图； 图10为本实用新型中红外通信模块电路图；图11为本实用新型中读写卡模块模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 如图I所示，本实施例包括电源模块I、按键控制模块2、存储模块3、阀门控制模块4、读写卡模块5、红外通信模块6、MCU处理控制模块7、韦根信号采集模块8、温度测量模块9和液晶显不模块10。韦根信号采集模块采集管道中的流量信息，韦根信号采集模块的输出端与MCU处理控制模块的I/o 口信号连接；温度测量模块采集分别采集进水温度和回水温度；按键控制模块的输出端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；液晶显示模块的输入端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；温度测量模块、存储模块、阀门控制模块、读写卡模块和红外通信模块分别与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；电源模块为按键控制模块、阀门控制模块、读写卡模块、MCU处理控制模块和韦根信号采集模块提供电源。如图2所示，电源模块包括稳压模块和掉电检测模块，外部输入的电压经稳压模块后输出3. OV电压，当外部输入的电压低于2. OV时,掉电检测模块发送信号给MCU处理控制丰吴块。所述的稳压模块包括第一接插件J1、第一二极管D1、法拉电容E1、第一电解电容E2、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、稳压芯片U2。第一接插件Jl的I脚接地、第一二极管Dl的阳极通过第一接插件Jl的2脚接外部输入电压；第一二极管Dl的阴极分别与法拉电容El的正极、稳压芯片U2的3脚连接，稳压芯片U2的2脚接第一电解电容E2的正极，该脚输出3. OV电压；法拉电容El的负极、稳压芯片U2的I脚、第一电解电容E2的负极均接地。第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6并联在第二稳压芯片U2的2脚和地之间；所述的稳压芯片U2型号为BL8064-3. O。所述的掉电检测模块包括掉电检测芯片U3，掉电检测芯片U3的2脚接外部输入的电压，掉电检测芯片U3的3脚接地，掉电检测芯片U3的I脚接MCU芯片Ul的13脚；所述的掉电检测芯片U3的型号为BL8506-2. O。如图3所示，阀门控制模块包括第二接插件J2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第七电容C7和第八电容C8。第一电阻Rl的一端与MCU芯片Ul的19脚连接,第一电阻Rl的另一端分别与第
一MOS管Ql的栅极、第三MOS管Q3的栅极连接。第二电阻R2的一端与MCU芯片Ul的32脚连接，第二电阻R2的另一端分别与第 二MOS管Q2的栅极、第四MOS管Q4的栅极连接。第三MOS管Q3的源极、第四MOS管Q4的源极接地，第三MOS管Q3的漏极与第一MOS管Ql的漏极连接，第四MOS管Q4的漏极与第二 MOS管Q2的漏极连接；第一 MOS管Ql的源极分别与第二 MOS管Q2的源极、第五MOS管Q5的源极、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端通过第二接插件J2的3脚与MCU芯片Ul的28脚连接，第六电阻R6的另一端通过第二接插件J2的2脚与MCU芯片Ul的29脚连接。第五MOS管Q5的栅极与第四电阻R4的一端连接，第五MOS管Q5的漏极、第三电阻R3的一端均接3. OV电压，第四电阻R4的另一端、第三电阻R3的另一端、第七电容C7的一端均与MCU芯片Ul的18脚连接，第七电容C7的另一端接地。第八电容C8的一端与第三MOS管Q3的漏极、第一 MOS管Ql的漏极连接,第八电容C8的另一端与第四MOS管Q4的漏极、第二 MOS管Q2的漏极连接；第三MOS管Q3的漏极、第一 MOS管Ql的漏极通过第二接插件J2的5脚还与直流电机的一个输入端连接，第四MOS管Q4的漏极、第二 MOS管Q2的漏极通过第二接插件J2的4脚还与直流电机的另一个输入端连接，第二接插件J2的I脚接地，所述的直流电机用于驱动阀门的开关，其型号为RF-300。如图4所示，韦根信号采集模块包括第三接插件J3、第九电容C9、第十电容C10、第i^一电容C11、第十二电容C12、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第i 电阻RlI、第一三极管Q6和第二三极管Q7。第三接插件J3的I脚接地，第九电容C9的一端、第八电阻R8的一端、第i^一电容Cll的一端通过第三接插件J3的2脚与韦根传感器的一个输出端连接。第八电阻R8的另一端接地，第九电容C9的另一端分别与第七电阻R7的一端，第一三极管Q6的基极连接，第七电阻R7的另一端、第一三极管Q6的发射极接3. OV电压；第一三极管Q6的集电极分别与第九电阻R9的一端、第十电容ClO的一端、MCU芯片Ul的38脚连接，第九电阻R9的另一端、第十电容ClO的另一端接地。第十一电容Cll的另一端分别与第二三极管Q7的基极、第十一电阻Rll的一端连接，第二三极管Q7的发射极、第十一电阻Rll的另一端均接地，第二三极管Q7的集电极、第十电阻RlO的一端、第十二电容C12的一端与MCU芯片Ul的37脚连接，第十电阻RlO的另一端接3. OV电压，第十二电容C12的另一端接地。如图5所示，温度测量模块包括第四接插件J4、第五接插件J5、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第二电解电容E3。第四接插件J4的I脚和2脚分别与进水口处的钼电阻PT1000的输出端连接，第五接插件J5的I脚和2脚分别与回水口处的钼电阻PT1000的输出端连接；第四接插件J4的2脚还与MCU芯片Ul的46脚连接，第五接插件J5的I脚还与MCU芯片Ul的47脚连接，第四接插件J4的I脚还分别与第五接插件J5的2脚、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端、第二电解电容E3的正极连接，第十二电阻R12的另一端接MCU芯片Ul的22脚，第十三电阻R13的另一端接MCU芯片Ul的36脚，第二电解电容E3的负极接地。如图6所示，按键控制模块包括按键Kl和第十四电阻R14，按键Kl的一端、第十四电阻R14的一端与MCU芯片Ul的21脚连接，按键Kl的另一端接地，第十四电阻R14的另一端接3. OV电压。如图7和图8所示，存储模块包括存储芯片U4、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第十三电容C13。存储芯片U4的I脚、2脚、3脚和4脚接地，存储芯片U4的5脚、第十六电阻R16的一端与MCU芯片Ul的34脚连接，存储芯片U4的6脚、第十五电阻R15的一端与MCU芯片Ul的35脚连接，存储芯片U4的7脚、第十三电容C13的一端接地，存储芯片U4的8脚、第十三电容C13的另一端、第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的另 一端均与MCU芯片Ul的31脚连接；所述的存储芯片U4的型号为24C16。所述的液晶显示模块选用4X23共92段的IXD。如图9所示，MCU处理控制模块包括MCU芯片U1、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、晶振Yl和JTAG接口 J7。第十五电容C15的一端、晶振Yl的一端与MCU芯片Ul的15脚连接，第十六电容C16的一端、晶振Yl的另一端与MCU芯片Ul的16脚连接，第十五电容C15的另一端、第十六电容C16的另一端接地，第十四电容C14的一端与MCU芯片Ul的40脚连接，第十四电容C14的另一端接地，JTAG接口 J7的I脚接3. OV电压，4脚接MCU芯片Ul的48脚，6脚接MCU芯片Ul的20脚，7脚接MCU芯片Ul的49脚，9脚接MCU芯片Ul的50脚，8脚和10脚接地，其它脚悬空；MCU芯片Ul的型号为EFM32TG840F32，参见图8。如图10所示，红外通信模块包括红外接收头U5、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二 i^一电阻R21、第二十二电阻R22、第十七电容C16、第三三极管Q8、第四三极管Q9和红外发送管D2，红外接收头U5的I脚接第二十二电阻R22的一端，红外接收头U5的3脚、第二十二电阻R22的另一端和第十七电容C16的一端均与MCU芯片Ul的33脚连接，第十七电容C16的另一端接地，红外接收头U5的2脚接地；所述的红外接收头U5的型号为HS-0038。第十七电阻R17的一端、第十八电阻R18的一端均与MCU芯片Ul的24脚连接，第十七电阻R17的另一端、第三三极管Q8的发射极均与MCU芯片Ul的33脚连接，第十八电阻R18的另一端与第三三极管Q8的基极连接。第十九电阻R19的一端、第二十电阻R20的一端均与MCU芯片Ul的30脚连接，第十九电阻R19的另一端与第四三极管Q9的基极连接，第二十电阻R20的另一端与MCU芯片Ul的33脚连接，第四三极管Q9的发射极连接与第三三极管Q8的集电极连接，第四三极管Q9的集电极与第二i^一电阻R21的一端连接，第二i^一电阻R21的另一端与红外发送管D2的阳极连接，红外发送管D2的阴极接地。如图11所示，读写卡模块包括刷卡电源检测模块、分频模块、刷卡感应模块和信号放大模块，刷卡电源检测模块为其它模块供电，分频模块提供基准频率信号给刷卡感应模块，刷卡感应模块接信号放大模块。所述的刷卡电源检测模块包括第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第二十四电容C24和第六MOS管Ql3，第三十三电阻R33的一端、第三十四电阻R34的一端、第二十四电容C24的一端均与MCU芯片Ul的17脚连接，第二十四电容C24的另一端接地，第三十三电阻R33的另一端和第六MOS管Q13的源极与3. OV电压连接。所述的分频模块包括分频芯片U6、第五三极管Q10、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第十八电容C18、第十九电容C19和晶振Y2。分频芯片U6的4脚与分频芯片U6的12脚连接，分频芯片U6的5脚分别与第五三极管QlO的发射极、第二十四电阻R24的一端连接，第五三极管QlO的基极与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端与MCU芯片Ul的14脚连接，第五三极管QlO的集电极接地；分频芯片U6的10脚分别与晶振Y2的一端、第二十五电阻R25的一端、第十八电容C18的一端连接，分频芯片U6的11脚分别与晶振Y2的另一端、第二十五电阻R25的一端、第十九电容C19的一端连接,第十八电容C18的另一端、第十九电容C19的另一端接地，分频芯片U6的16脚与刷卡电源检测模块中的第六MOS管Q13的漏极连接，分频芯片U6的其它脚悬空，所述的分频芯片U6的型号为74HC4060。所述的刷卡感应模块包括第六三极管Q11、第七三极管Q12、电感LI、第二十电容C20、第二^^一电容C21、第二十二电容C22、第二十七电容C27、第二十六电阻R26和第二二极管D3 ;第六三极管Qll的基极、第七三极管Q12的基极均与分频模块中的第二十四电阻R24的另一端连接，第六三极管Qll的集电极与刷卡电源检测模块中的第六MOS管Q13的漏极连接，第六三极管Qll的发射极、第七三极管Q12的发射极与电感LI的一端连接，第七三极管Q12的集电极、第二^ 电容C21的一端、第二十六电阻R26的一端、第二十七电容C27的一端接地，电感LI的另一端分别与第二十电容C20的一端、第二二极管D3的阳极连接，第二十电容C20的另一端与第二十一电容C21的另一端连接；第二二极管D3的阴极分别与第二十六电阻R26的另一端、第二十七电容C27的另一端、第二十二电容C22的一端连接。所述的信号放大模块包括信号放大芯片U7、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三i^一电阻R31、第三十二电阻R32和第二十三电容C23，信号放大芯片U7的I脚与第二十三电容C23的一端连接，信号放大芯片U7的2脚分别与第二十七电阻R27的一端、第二十八电阻R28的一端、第二十九电阻R29的一端连接，第二十七电阻R27的另一端、信号放大芯片U7的3脚与刷卡感应模块中的第二十二电容C22的另一端连接，信号放大芯片U7的4脚、第二十九电阻R29的另一端接地；信号放大芯片U7的5脚分别与第二十三电容C23的另一端、第三十电阻R30的一端连接，信号放大芯片U7的6脚分别与第三十电阻R30的另一端、第三i^一电阻R31的一端、第三十二电阻R32的一端连接，第三十二电阻R32的另一端接地；信号放大模块的7脚与2脚连接并作为信号放大模块的输出端，第二十八电阻R28的另一端、信号放大模块的8脚和第三十一电阻R31的另一端均与刷卡电源检测模块中的第六MOS管Q13的漏极连接，所述的信号放大芯片U7的型号为LM358。本实用新型的工作过程为系统上电后先通过稳压模块后输出3. OV电压，当外部输入的电压低于2. OV时,掉电检测模块发送信号给MCU处理控制模块，MCU处理控制模块通过液晶显示模块发出低电压警告。在电压正常情况下，系统进行初始化，读取表内预付费信息，存储模块中的表具信息并进行显示。完成上述工作后，该表进入计量状态，通过韦根信号采集模块、温度测量模块分别读取流量信号和两个温度信号，根据上述三个信号计量热量如下[0055]
权利要求1.低功耗热量表，包括电源模块、按键控制模块、存储模块、阀门控制模块、读写卡模块、红外通信模块、MCU处理控制模块、韦根信号采集模块、温度测量模块和液晶显示模块，其特征在于韦根信号采集模块采集管道中的流量信息，韦根信号采集模块的输出端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；温度测量模块采集分别采集进水温度和回水温度；按键控制模块的输出端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；液晶显示模块的输入端与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；温度测量模块、存储模块、阀门控制模块、读写卡模块和红外通信模块分别与MCU处理控制模块的I/O 口信号连接；电源模块为按键控制模块、阀门控制模块、读写卡模块、MCU处理控制模块和韦根信号采集模块提供电源； 所述的按键控制模块包括按键K1，通过确认按键Kl的按下次数分别使能读写卡模块或红外通信模块。
专利摘要本实用新型涉及一种低功耗热量表。现有的热量表存在耗能高问题。本实用新型中的韦根信号采集模块采集管道中的流量信息，输出端与MCU处理控制模块的I/O口信号连接；温度测量模块采集分别采集进水温度和回水温度，输出端与MCU处理控制模块的I/O口信号连接；按键控制模块的输出端、液晶显示模块的输入端与MCU处理控制模块的I/O口信号连接。存储模块、阀门控制模块、读写卡模块和红外通信模块分别与MCU处理控制模块的I/O口信号连接。按键控制模块包括按键K1，通过确认按键K1的按下次数分别使能读写卡模块或红外通信模块。本实用新型采用Cortex-M3内核设计的32位单片机后，功耗更低。
文档编号G01K17/08GK202676326SQ20122036410
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者郑圣良, 王浩, 黄迎胜, 陈阳权, 郑耀, 孙强强, 吉建平 申请人:杭州富阳仪表总厂, 杭州中导科技开发有限公司