摘要: 采用MSP430 系列單片機為核心的用于居民住宅的按實際熱能消耗計量收費的熱量表的設計。該熱量表實現了超低功耗設計,并配有M-Bus 總線接口,適用于遠程抄表收費系統。對硬件構成、系統工作原理和保證測量準確度算法等問題進行了討論。 
1 　前言
     我國北方城市的福利供暖制度正在進行重大改革。除了制定符合新形勢的政策和法規之外, 還正在推行一些相應的技術措施。目前,一些城市進行了分戶供暖的管線改造,有些供熱部門正在制定按用戶的實際熱量消耗計量收費的辦法。按戶對熱量消耗計量收費可使熱費的收取更趨合理,但必須要使用專門的儀器對熱量進行準確的計量。現給出了一種基于MSP430 單片機的、針對熱水供暖系統的熱量表設計方案。這種熱量表采用超低功耗設計,并可通過M-Bus 接口實現與遠程招標計費系統的通信。 
2 　實現原理及硬件電路構成
     TI 公司的MSP430 系列單片機(MCU) 集成了業界領先的超低功率閃存、高性能模擬電路和一個16 位精簡指令集計算機(RISC) CPU ,指令周期可以達125ns ,且大部分指令可在一個指令周期內完成。工作電流極小,CPU 處于工作模式LMP4 時,電流可低至0. 1uA。另外該芯片屬低電壓器件,工作電壓為1. 8～3. 6V。此外,它還將一些常用的外圍模塊如A/ D、看門狗(WDT) 、I/ O 口、定時器、LCD 驅動電路等整合到片內,并具有超低功耗的特點,因而特別適合電池供電的微型系統的設計。 
2. 1 　硬件組成
     根據上面的分析, 我們設計了一種基于 MSP430 系列單片機的熱量表,其組成框圖如圖2 所示。該系統主要由MCU、流量計、溫差測量、 LCD 顯示器、電源控制電路等部分組成。其中 MCU 采用TI 公司的微處理器MPS430 系列,它是系統的核心, 用于完成所有的控制和計算功能。在需要時,可用鍵盤可實現各種操作,如:喚醒LCD 顯示器,查看水溫、消耗的熱量和系統信息等。電源控制電路主要是在不需要顯示和溫度測量時切斷相應部分電路的電源,以降低系統功耗。系統設置的作用是在需要時(如更換電池) 對設備系統的年、月、日、小時和分等時間信息進行加載或調整。另外,當系統出現故障時,它也將向 CPU 申請中斷,啟動CPU 將當時的時間、熱量值和故障信息寫入內存以備查詢; 同時經M-Bus 告知遠程系統。 
4 　結語
     采用MSP430 單片機設計的供暖熱量表具有超低功耗的特點。當不進行溫度采集時,CPU 處于低功耗模式LMP3。如果Vcc = 3V , 時鐘為 32768Hz ,該模式下的工作電流只有2uA。而且外圍元件少,電路結構簡潔,有利于緊縮設計。計算過程的查表補償算法保證了計量精度。M-Bus 接口可實現與遠程抄表收費系統的通信。