基于HT46R65的预付费热能表设计

文章摘要：随着我国福利制度的改革，供暖制度也发生了相应的变化。在供暖体制中，传统的以住宅使用面积计算取暖费的方式受到了越来越多住户的质疑。例如：在供暖季节内，同样面积的住户，由于家里有人的时间不相等，而且由于楼层关系，各家的实际室内温度也不相同，但是按照传统的方法，必须缴纳相等的取暖费，这就带来了矛盾。国家建设部正在实施供暖制度改革，实现对热能按实际使用量收费。本文给出了一种基于HT46R65单片机的智能IC卡预付费热能表的设计方案。 1 工作原理该热能表用于热水作为传热媒介的户用采暖系统，计量热水通过进水管道和回水管道所释放的热量；主要由流量计(水表)、数字式温度传感器、非接触式IC卡读卡模块(ZLG

基于HT46R65的预付费热能表设计,标签：传感技术知识,传感器与检测技术,http://www.88dzw.com
随着我国福利制度的改革，供暖制度也发生了相应的变化。在供暖体制中，传统的以住宅使用面积计算取暖费的方式受到了越来越多住户的质疑。例如：在供暖季节内，同样面积的住户，由于家里有人的时间不相等，而且由于楼层关系，各家的实际室内温度也不相同，但是按照传统的方法，必须缴纳相等的取暖费，这就带来了矛盾。国家建设部正在实施供暖制度改革，实现对热能按实际使用量收费。本文给出了一种基于HT46R65单片机的智能IC卡预付费热能表的设计方案。

1 工作原理

该热能表用于热水作为传热媒介的户用采暖系统，计量热水通过进水管道和回水管道所释放的热量；主要由流量计(水表)、数字式温度传感器、非接触式IC卡读卡模块(ZLG500)、液晶显示模块等组成。流量计用于计量流过采暖设备的热水的体积；两片温度传感器分别用于测量进水温度和回水温度；非接触式IC卡用于方便用户付费购暖和供暖部门管理，液晶用于显示一些基本信息。原理是根据流量计提供的流经管道的热水体积和配对温度传感器测量进水与回水的温度数据送至计算器，计算出消耗的热能，热能数据经处理后在LCD上显示出来。非接触式IC卡被识别后读出卡中的热能数值，然后把卡中的热能数据清零。随着使用的热能量增加，剩余的热能量相应减小。当剩余的热能量为零时，水表阀门自动关闭，停止供暖，等待用户购暖充值，重新开启供暖。

消耗热能Q的计算公式如下：

其中：C为水的比热容(C=0.011 67 kWh／L·℃)；V为流过采暖设备的热水体积；t进水、t回水为流过采暖设备的两个温度。

剩余热能Q2=Q1-Q(Q1为用户所购买热能和)，一段时间内屏幕所能显示的总消耗热能Q3=∑Q。

2 热能表结构

2.1 硬件部分

硬件部分主要由HT46R65、电源模块、时钟电路、温度传感器DS18B20、水表流量计、键盘和液晶LCD显示电路、读卡器、阀门电机控制电路等部分组成。外围组件与MCU的相互关系如图1所示，其中ZLG500与HT46R65的接线如图2所示。

下面对图1中各部分进行简单说明。

温度采集模块：采用2片Dallas公司的DS18B20温度传感器，分别采集进水温度和回水温度。DS18B20属于单总线(1-Wire)数字式温度传感器，具有结构简单，操作灵活，无须外接电路，对电源电压波动不敏感(在保证温度转换精度为±0.5℃的情况下，电源电压可为+3.3～+5.5 V)等优点。

流量检测模块：用干簧管传感器水表来检测热水流量。每当流过水管的水量达到1 L时，产生一个脉冲信号；可以通过中断或查询的方法来检测脉冲信号，然后根据采集的温度来计算消耗的热能量。

读卡模块：采用ZLG500，用来读取非接触式IC卡中的热能数据(对热能表充值)；然后与剩余的热能相加存到热能寄存器中，并在读卡成功后将卡中的数据清零。驱动蜂鸣器响表示读卡成功。

控制阀门电机模块：利用HT46R65的两个端口直接驱动电机。若正向通电，则开启电机；反之，则关闭电机，平时端口都设定为低电平。若热能寄存器的值为零，则关闭阀门；否则，阀门是打开的。

键盘和液晶显示模块：液晶用于显示一些相关的信息(如热能和温度)，按键用来切换显示信息。充分利用HT单片机的液晶显示驱动模块，直接驱动液晶显示屏，不必购买集成的液晶显示模块，降低了成本。

热能表主要功能是对用户的实际热能使用量进行计量。用户购买的热能存储在非接触式IC卡中，然后读卡对表进行充值。通过这种方式缴纳取暖费，用多少支付多少，用完后自动关闭供暖。该热能表能快速、直观地将剩余热能量、消耗的热能量、进水温度和回水温度显示在LCD上，用户使用方便，也便于供暖部门管理和收取取暖费。

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