IC卡城市供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)說(shuō)明書

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) PAGE 80目 錄第1章 緒論(1)第1.1節(jié) 課題背景、內(nèi)容和意義(1)第1.2節(jié) 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r (1)第1.3節(jié) 本文的主要研究?jī)?nèi)容(4)第2章 供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的概述(5)第2.1節(jié) 供暖計(jì)費(fèi)原理(5)第2.2節(jié) 供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的組成(7)第22. 1節(jié) 溫度傳感器(8)第22. 2節(jié) 流量傳感器(8)第22. 3節(jié) 電動(dòng)閥(8)第22. 4節(jié) IC卡(9)第22. 5節(jié) 供電方式(10)第22. 6節(jié) 單片機(jī)的選擇(10)第3章 硬件部分(11)第3.1節(jié) 溫度測(cè)量電路原理(11)第31. 1節(jié) 溫度傳感器的選用(11)第31. 2節(jié) 溫度傳感器DS18B2

2、0(12)第31.3節(jié) 測(cè)溫電路的實(shí)現(xiàn)(13)第3.2節(jié) 流量測(cè)量電路原理(16)第32. 1節(jié) 流量傳感器的選擇(16)第32. 2節(jié) 流量測(cè)量原理及其電路(17)第3.3節(jié) 電磁閥接口電路及工作原理(18)第3.4節(jié) IC卡工作原理及接口電路(19)第3.5節(jié) 液晶顯示模塊與接口電路(22)第3.6節(jié) 單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串口通信(24)第4章 軟件部分(26)第4.1節(jié) 總體設(shè)計(jì)(26)第4.2節(jié) 主程序設(shè)計(jì)(27)第4.3節(jié) 初始化程序設(shè)計(jì)(28)第4.4節(jié) 中斷服務(wù)子程序(29)第4.4.1節(jié) 計(jì)量中斷處理子程序(30)第4.4.2節(jié) 時(shí)鐘中斷處理子程序(31)第4.4.3節(jié) IC卡中斷

3、處理子程序(32)第4.5節(jié) 程序代碼(33)第5章 總結(jié)與展望(43)參考文獻(xiàn)(46)翻譯(49)致謝第1章 緒論1.1課題背景、內(nèi)容和意義進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展，能源問(wèn)題已成為人們普遍關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)能源的支撐，我國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入新的快速增長(zhǎng)階段，而粗放式的增長(zhǎng)方式使得我國(guó)能源、淡水、礦產(chǎn)等資源不足的矛盾進(jìn)一步凸顯。面對(duì)這些問(wèn)題，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)成為這一階段的時(shí)代主題，而節(jié)能體現(xiàn)在供暖系統(tǒng)就是要集中供熱、分戶計(jì)量。2000年2月，建設(shè)部發(fā)布了民用建筑節(jié)能管理規(guī)定,規(guī)定中第五條：“新建居住建筑的集中采暖系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使用雙管系統(tǒng)，推行溫度調(diào)節(jié)和戶用熱量計(jì)量裝置，實(shí)

4、行供熱計(jì)量收費(fèi)”。目前，我國(guó)城市集中供熱收費(fèi)的基本情況仍然是，仍按傳統(tǒng)的建筑面積結(jié)算收費(fèi)，這既不科學(xué)又不公平合理。2003年7月，建設(shè)部、國(guó)家發(fā)改委等八個(gè)部委印發(fā)了關(guān)于城鎮(zhèn)供熱體制改革試點(diǎn)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)，意見(jiàn)中明確要求城鎮(zhèn)供熱體制改革要逐步實(shí)行按用熱量計(jì)量收費(fèi)制度，積極推進(jìn)城鎮(zhèn)現(xiàn)有住宅節(jié)能改造和供熱采暖設(shè)施改造1。隨著微電子技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能檢測(cè)技術(shù)以及現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，在供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題都可以迎刃而解了。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r集中供暖計(jì)量收費(fèi)是20世紀(jì)70年代中期由歐洲開(kāi)始的。相應(yīng)的“熱表”，也經(jīng)歷了從機(jī)械式、電子數(shù)字積分式，直到微處理器為基礎(chǔ)的智能式的發(fā)展過(guò)程。1

5、988年，國(guó)際法制計(jì)量組織公布了世界上第一個(gè)國(guó)際性的標(biāo)準(zhǔn)文件：“OIML-R75號(hào)國(guó)際建議熱量表(Heat meters)”。到90年代，戶用熱量表基本上定型，設(shè)計(jì)趨于一致。1997年4月，歐洲共同體正式通過(guò)了統(tǒng)一的熱量表標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為EN1434?，F(xiàn)在向中國(guó)市場(chǎng)上推銷的歐洲各國(guó)的熱量表，大部分都標(biāo)明了“符合OIML-R75標(biāo)準(zhǔn)”和“符合EN-1434標(biāo)準(zhǔn)”。這既是給用戶一個(gè)選擇、判斷的基本依據(jù)，也表明了歐洲熱量表技術(shù)成熟和標(biāo)準(zhǔn)化的程度。歐洲的熱量表在中國(guó)應(yīng)用時(shí)，存在以下的局限性：1) 歐洲熱量表積分計(jì)算儀一律采取的是K系數(shù)補(bǔ)償?shù)姆绞?。K系數(shù)的取值在進(jìn)水和回水上是不同的。只能規(guī)定其中一個(gè)固定的位置

6、，不得變換。因此，歐洲的熱量表一般規(guī)定要安裝在回水管道上，也就是流量計(jì)只能測(cè)回水的流量。2) 歐洲熱量表采用的測(cè)溫元件是PT100和PT500，而且PT100居多(即在03) 國(guó)際法制計(jì)量組織OIML-R75規(guī)程中，對(duì)“熱能表”的定義是：“適用于測(cè)量在熱變換環(huán)路中，被稱作載熱液體的液體所吸收或轉(zhuǎn)換熱能的儀器”。但是迄今為止，歐洲的熱量表絕大多數(shù)只能測(cè)量供熱量，不能測(cè)量供冷量（吸熱量）。或者，測(cè)量供熱和供冷要分別由兩只不同的表完成。據(jù)悉，最近，德國(guó)已開(kāi)始了“冷熱兩用”熱量表的研究2。此外，當(dāng)然還有價(jià)格昂貴的問(wèn)題。幾年來(lái)，從歐洲有關(guān)公司在中國(guó)幾個(gè)城市的試點(diǎn)情況來(lái)看，在節(jié)能效果上都得出了肯定的結(jié)論，

7、但推廣卻受到阻力。除去有關(guān)政策因素之外，價(jià)格也不能不認(rèn)為是一個(gè)重要的原因。我國(guó)城市集中供熱收費(fèi)的基本情況是,供熱企業(yè)與熱用戶根本沒(méi)有計(jì)量?jī)x表,城市供熱若不進(jìn)行計(jì)量并按熱用戶使用熱量多少收費(fèi),就會(huì)造成能源浪費(fèi),投資增多,供熱企業(yè)技術(shù)與管理水平低,供熱效果不好,直至造成熱用戶拖欠熱費(fèi),供熱企業(yè)運(yùn)行困難等嚴(yán)重問(wèn)題。按建筑物使用性質(zhì)的不同，供暖制度可分為兩大類：其一是連續(xù)供暖制度，即24小時(shí)內(nèi)都是使用時(shí)間，要求室內(nèi)平均溫度全天都保持設(shè)計(jì)溫度。其二是間歇供暖，即每天并不是24小時(shí)供暖，甚至每周內(nèi)也不是每天都要求供暖，只要求在使用時(shí)間內(nèi)的室內(nèi)平均溫度保持設(shè)計(jì)溫度，其它時(shí)間可以降低溫度。目前，城市集中供熱系

8、統(tǒng)所存在的主要問(wèn)題是：運(yùn)行的室外管網(wǎng)多為枝狀管網(wǎng)，近熱遠(yuǎn)冷，水力工況失調(diào)，導(dǎo)致只能用大流量超負(fù)荷供熱來(lái)保證供熱標(biāo)準(zhǔn)；室內(nèi)多采用單管系統(tǒng)。各熱用戶不能根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)熱量，造成熱能浪費(fèi)；目前城市供熱系統(tǒng)大多數(shù)不能根據(jù)室外溫度變化而適時(shí)有效地調(diào)節(jié)供熱流量和供水溫度。我國(guó)各地的供熱收費(fèi)辦法，都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況確定的。大概有如下幾種：(1) 按建筑面積收費(fèi)。這種方法主要用于城市采暖用熱的用戶。是目前各類城市中采用較多的一種方法。(2) 按使用面積收費(fèi)。這種方法與第3種方法基本相同。兩種方法在粗略估算時(shí)以建筑面積乘以0.7等于使用面積。(3) 按安裝的散熱器數(shù)量收費(fèi)。這種方法在個(gè)別中小城市中采用。主

9、要是為了制止、控制某些居民隨意在居住建筑中增設(shè)散熱器而采用的辦法。 綜上，我國(guó)還依然存在著供暖計(jì)費(fèi)不合理的問(wèn)題，而且造成資源浪費(fèi)等諸多問(wèn)題。1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容本文主要圍繞IC卡供暖系統(tǒng)的提出、構(gòu)建方案和實(shí)現(xiàn)，按照從分析到設(shè)計(jì)的順序展開(kāi)論述。內(nèi)容概要如下：第二章 IC卡供暖系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，先從原理上論述了熱量計(jì)算原理和IC卡計(jì)費(fèi)原理工作原理。第三章 硬件部分，具體從溫度測(cè)量電路、流量傳感器、LCD液晶顯示、電動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)和IC卡及接口電路等方面對(duì)IC卡供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)加以祥述。第四章 軟件部分，詳細(xì)論述了初始化程序、中斷服務(wù)子程序、計(jì)量中斷處理子程序、IC卡中斷處理子程序、時(shí)鐘中斷處理子

10、程序等軟件程序的實(shí)現(xiàn)。第五章 結(jié)束語(yǔ)，對(duì)研究工作的總結(jié)和未來(lái)工作的展望。第2章 供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的概述供暖計(jì)費(fèi)一體化系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)采集器等功能部分。系統(tǒng)能保證熱量計(jì)量的準(zhǔn)確性，為供熱計(jì)費(fèi)管理信息化建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。本章首先介紹了供暖系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)原理，然后根據(jù)原理選出了所需要的傳感器，閥體，電源等。2.1 供暖計(jì)費(fèi)原理在供熱用戶中安裝熱量表，當(dāng)熱水流經(jīng)供熱用戶時(shí)，根據(jù)流量傳感器給出的流量和配對(duì)溫度傳感器給出的供回水溫度，以及熱水流經(jīng)的時(shí)間，通過(guò)單片機(jī)可計(jì)算并顯示供熱用戶所吸收的熱量，公式為：式中：Q供熱用戶所吸收的熱量，J或Wh 流經(jīng)熱量表的水的質(zhì)量流量，kg/h 流經(jīng)熱量表的水的體積流量，/h

11、流經(jīng)熱量表的水的密度，kg/h供熱用戶的入口和出口溫度下水的焓值差，J/kg時(shí)間，h目前，國(guó)產(chǎn)熱量表的熱量計(jì)量方法基本可以分為以下幾種：1) 直接焓差法式中、為入口熱載體與出口熱載體的定壓比熱容；為瞬時(shí)體積流量、瞬時(shí)質(zhì)量流量；、為入口與出口溫度下的載熱流體密度；、為入口與出口的溫度。該公式計(jì)算簡(jiǎn)單，只要根據(jù)實(shí)測(cè)溫度與查表得、及等4個(gè)常數(shù)，代入式中即可。顯然，溫度測(cè)量精度越高，數(shù)據(jù)表所占的存儲(chǔ)空間越大。對(duì)于實(shí)測(cè)溫度，需要采用線性插值等近似計(jì)算技術(shù)，通過(guò)搜索與其距離最近的點(diǎn)計(jì)算相應(yīng)的焓值，從而得出瞬時(shí)熱量。但這一方法會(huì)帶來(lái)人為誤差。2) 常系數(shù)焓差法式中為定壓比熱容，=視為常數(shù)。該方法計(jì)算簡(jiǎn)便，為

12、常數(shù)，使得程序的計(jì)算量減少，計(jì)算速度大大加快。3) 分段式k系數(shù)法式中k是熱交換系數(shù)，當(dāng)壓力一定時(shí)，它隨溫度而變化，將其按回水溫度進(jìn)行分類: , = ; , =該方法將熱交換系數(shù)量化為三個(gè)分段常數(shù)，在一定程度上對(duì)其進(jìn)行了溫度修正。式中三個(gè)關(guān)鍵常數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，而且溫度區(qū)間劃分較粗,溫度適應(yīng)性依然較差。因此,分段式k系數(shù)法僅適用于對(duì)熱量計(jì)量的精度要求不高，溫差變化也較小的情況。以上無(wú)論是焓差法還是分段式k系數(shù)法都可以達(dá)到一定的精度。k系數(shù)值取決于熱量表的體積流量計(jì)是安裝在進(jìn)水還是在回水的系統(tǒng)中。即使在同一溫差條件下，也必須研究體積流量計(jì)的安裝位置7。迄今為止，關(guān)于歐洲先進(jìn)水平的熱量表產(chǎn)品及設(shè)計(jì)方

13、面的報(bào)導(dǎo)，都是采用k系數(shù)的修正來(lái)保證其精度的。但是這種規(guī)定對(duì)于用戶盜用熱不能有效地控制，這種方式在考慮到我國(guó)熱用戶消費(fèi)實(shí)際時(shí)，不太可取。采用不同溫度（或壓力）下比熱焓值和密度（或比容）直接計(jì)算出熱量值，理論上較K系數(shù)補(bǔ)償更為直接、明確，而且在實(shí)用上有其優(yōu)越性。IC卡供暖系統(tǒng)的具體計(jì)量原理是：每當(dāng)熱水流過(guò)10升時(shí)，流量計(jì)發(fā)出脈沖信號(hào)，喚醒熱量表的微控制器檢測(cè)溫度一次，然后根據(jù)進(jìn)出口的溫度差與供熱介質(zhì)的比熱計(jì)算出所耗熱量，并在上次剩余熱量值中扣除后，將所得新剩余熱量值在液晶屏上顯示。用戶將已經(jīng)購(gòu)熱的IC卡插入熱量表的IC卡接口中，熱量表從低功耗模式中喚醒，根據(jù)IC卡中儲(chǔ)存預(yù)購(gòu)熱量數(shù)據(jù)，打開(kāi)電動(dòng)閥，

14、從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的供暖。供暖系統(tǒng)的組成IC卡式熱量表由流量傳感器、溫度傳感器、電磁閥和IC卡等部分組成，供暖系統(tǒng)原理如圖2-1。圖2-1 供暖系統(tǒng)原理圖2.2.1 溫度傳感器隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。本設(shè)計(jì)選用了美國(guó)DALLAS公司最新推出的DS18B20單線數(shù)字式溫度傳感器。2.2.2 流量傳感器 目前熱量表中使用的流量傳感器主要有以下三種類型：葉輪流量傳感器、超聲波流量傳感器、電磁式流量傳感器。由于單片機(jī)采用電池供電，要求流量計(jì)耗電盡可能的低，同時(shí)也為了降低成本，我們采用無(wú)磁式流量傳感器來(lái)進(jìn)行對(duì)供熱流量的計(jì)量。2.2.3 電動(dòng)閥 目前，用在供暖系統(tǒng)中的閥

15、門主要為先導(dǎo)型自保持電磁閥和電動(dòng)球閥。先導(dǎo)型自保持電磁閥雖然開(kāi)、關(guān)閥瞬間通電、功耗低，但如果水中含有雜質(zhì)，先導(dǎo)孔易發(fā)生堵塞，導(dǎo)致閥門不能正常開(kāi)、閉，不適合供暖管路中的水質(zhì)，而且對(duì)水壓有一定要求，還有一定的壓力損失(0.1-0.2Mpa)。電動(dòng)球閥雖然功耗稍大，但具有壓損極低、體積小、對(duì)水壓無(wú)要求等優(yōu)點(diǎn)，而且可以增大驅(qū)動(dòng)器減速比，進(jìn)而增加閥門的開(kāi)啟力矩。因此采用電動(dòng)球閥。如圖2-2所示：圖2-2 電動(dòng)球閥2.2. 4我們采用的IC卡是SLE4442邏輯加密卡，它由EEPROM單元陣列和密碼控制邏輯構(gòu)成，具有一定的保密邏輯功能，不像存儲(chǔ)器卡那樣可以被自由擦寫，也不需要像CPU卡那樣需要進(jìn)行復(fù)雜的密

16、碼計(jì)算，成本也低。22. 5 供電方式IC卡預(yù)付費(fèi)熱量表選用3.6 V鋰電池作為電源，要求線路板上所有設(shè)計(jì)都要圍繞低功耗進(jìn)行。當(dāng)電源電壓下降到設(shè)計(jì)值時(shí)，單片機(jī)應(yīng)能檢測(cè)到，并及時(shí)保存數(shù)據(jù)切斷閥門。22. 6 單片機(jī)的選擇由于單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心，所以如何選擇性價(jià)比最優(yōu)，開(kāi)發(fā)容易，開(kāi)發(fā)周期最短的產(chǎn)品，是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題之一。選購(gòu)單片機(jī)總體應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮，其一是目標(biāo)系統(tǒng)需要哪些資源；其二是根據(jù)成本的控制選擇價(jià)格最低的產(chǎn)品；其三是應(yīng)盡量選擇自己熟悉的單片機(jī)品種，這可以縮短研制周期；其四是選擇具有現(xiàn)成開(kāi)發(fā)工具的機(jī)種；其五是選擇集程度高、可靠度高的機(jī)種，使系統(tǒng)體積小、成本低。目前單片機(jī)已進(jìn)入廣

17、泛發(fā)展時(shí)代，種類多。我國(guó)銷售的主流MCU產(chǎn)品有8051,PIC,MSP430,AVR等系列單片機(jī)，經(jīng)過(guò)比較，本系統(tǒng)選用了AT89C51單片機(jī)。AT89C51主要性能參數(shù)如下6：(1)兼容MCS-51指令系統(tǒng) (2)全靜態(tài)操作024MHz(3)4k可反復(fù)擦寫Flash ROM (4)3級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(5)32個(gè)雙向I/O口 (6)1288bit內(nèi)部RAM(7)兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 (8)共6個(gè)中斷源(9)可編程UARL通道 (10)低功耗空閑和掉電模式(11)軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能綜上所述，所選的模塊與單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，功耗小，能與單片機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，大大減小了傳統(tǒng)傳感器與單

18、片機(jī)復(fù)雜的接口電路，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單化，節(jié)約化。第3章 硬件部分硬件系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)供暖計(jì)費(fèi)的關(guān)鍵。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案確定后，接下來(lái)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)要求的硬件。本章將圍繞如何實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)展開(kāi)分析，對(duì)硬件主要電路分塊測(cè)試，最后給出設(shè)計(jì)電路圖。3.1 溫度測(cè)量電路原理3.1.1 溫度傳感器的選用測(cè)溫方法一般分為兩類：接觸式和非接觸式。接觸式又包括熱電阻測(cè)溫法和熱電偶測(cè)溫法兩種。熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)的裝置。其中將溫度變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)變化的稱為熱電偶傳感器。溫度檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用模擬傳感器，那么一個(gè)溫

19、度量要經(jīng)過(guò)感溫元件、測(cè)量電路、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之后才能得到相應(yīng)的數(shù)字量。這樣設(shè)計(jì)者須考慮的線路環(huán)節(jié)較多，相應(yīng)測(cè)溫裝置中元器件數(shù)量降不下來(lái)，隨之影響產(chǎn)品的可靠性和體積微小化。而且模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，如何抗電磁干擾是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。對(duì)于多點(diǎn)溫度檢測(cè)的場(chǎng)合，各被測(cè)點(diǎn)到測(cè)試裝置之間引線距離往往不同，還有各敏感元件參數(shù)的不一致性都是造成誤差的原因。選擇熱電阻測(cè)溫法對(duì)暖器管熱水溫度進(jìn)行檢測(cè)就需要溫度傳感器、電橋電路、濾波器、運(yùn)算放大器和A/D轉(zhuǎn)換器才能構(gòu)成完整的溫度采集系統(tǒng)。但如果把被測(cè)溫度這一非電模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程的多個(gè)環(huán)節(jié)集成在單片IC器件內(nèi)部，便解決了傳統(tǒng)溫度檢測(cè)方法的

20、弊病，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路都會(huì)比較簡(jiǎn)單。與模擬傳感器相比，由于采取高集成度設(shè)計(jì)，使數(shù)字式傳感器在可靠性、抗干擾能力以及器件微小化方面都有明顯的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于本設(shè)計(jì)中需要對(duì)暖氣片進(jìn)、出水口溫度進(jìn)行檢測(cè)，這就是多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集3。如果能選擇一種自帶編碼的數(shù)字溫度傳感器，就能省去多路開(kāi)關(guān)和通道選擇電路，使測(cè)溫模塊變得更加簡(jiǎn)潔、小巧。3.1.2 溫度傳感器DS18B20隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。設(shè)計(jì)選用了美國(guó)DALLAS公司最新推出的DS18B20單線數(shù)字式溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它可以把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其特點(diǎn)如下

21、：(1) DS18B20采用DALLAS公司的“單線總線”專有技術(shù)。單線接口，只有一根信號(hào)線與CPU連接。(2) 通過(guò)串行通信傳送串行數(shù)據(jù)直接輸出被測(cè)溫度值，不需要外部元件，適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。(3) 每一片DS18B20具有全球唯一的序列號(hào)，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。(4) DS18B20的測(cè)溫范圍為：50125，-1085(5) DS18B20內(nèi)含寄生電源，不需要備份電源，一種為用數(shù)據(jù)線供電如圖3-1(a)，此時(shí)VDD接地，它是通過(guò)內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量來(lái)完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長(zhǎng)。為了保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，這種

22、情況下需要對(duì)DS18B20總線進(jìn)行上拉；另一種用外部的電源(3.05.5V)供電如圖3-1(b)，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較短。(6) 用戶可自己分別設(shè)定各路溫度的非易失性報(bào)警上、下限值并寫人隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中。(7) 報(bào)警搜索命令可以識(shí)別哪片DS18B20溫度超限。圖3-1圖3-2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，它由64位ROM、9字節(jié)中間結(jié)果暫存器RAM、3字節(jié)EEPROM寄存器（包括非易失性電可擦寫溫度報(bào)警觸發(fā)器TH、TL和非易失性電可擦寫設(shè)置寄存器）、溫度傳感器和8位CRC發(fā)生器組成。每片DS18B20含有一個(gè)唯一的64位ROM編碼。頭八位是產(chǎn)品系列編

23、碼，接著的48位是產(chǎn)品序列號(hào)，最后8位是循環(huán)冗余(CRC)校驗(yàn)碼。所以多片DS18B20能夠連接在同一條數(shù)據(jù)線上而不會(huì)造成混亂，這為溫度的多點(diǎn)測(cè)量帶來(lái)了極大的方便。溫度傳感器的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在便箋式存儲(chǔ)器中，如果測(cè)量的溫度值高于溫度報(bào)警觸發(fā)器TH或低于TL中的值，則DS18B20內(nèi)部的報(bào)警標(biāo)志位就被置位，表示溫度測(cè)量值超出范圍16。DS18B20溫度傳感器的測(cè)溫原理如圖3-3所示：DS18B20采用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，通過(guò)溫度對(duì)振蕩器的頻率影響來(lái)測(cè)量溫度。DS18B20內(nèi)部有兩個(gè)不同溫度系數(shù)的振蕩器。低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率不受溫度變化的影響，產(chǎn)生固定頻率的信號(hào)給計(jì)數(shù)器

24、1，而高溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率則受溫度變化的影響，它相當(dāng)于t/f轉(zhuǎn)換器，能將被測(cè)溫度t轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f，其脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器2。DS18B20低溫度系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖信號(hào)在高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過(guò)對(duì)門開(kāi)通期間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)來(lái)測(cè)量溫度，而門開(kāi)通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器初值被預(yù)置為-55圖3-3 測(cè)溫原理圖3.1.3 測(cè)溫電路的實(shí)現(xiàn)圖3-4 溫度采集部分的硬件電路本系統(tǒng)中溫度采集部分的硬件電路框圖如圖3-4所示，其中測(cè)溫點(diǎn)是由數(shù)字溫度傳感器DS18B20構(gòu)成，DS18B20直接把溫度信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)采集、處理模塊

25、主要由AT89C51單片機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)AT89C51起實(shí)時(shí)控制及通訊作用，完成溫度數(shù)據(jù)的讀取和傳輸。第3.2節(jié) 流量測(cè)量電路原理3.2.1 流量傳感器的選擇對(duì)于戶用供暖來(lái)說(shuō)，國(guó)外普遍采用超聲波式流量計(jì)，而國(guó)內(nèi)普遍選用磁傳感式或者機(jī)械式流量計(jì)，下面對(duì)這三種流量計(jì)進(jìn)行一下比較:( l ) 機(jī)械式流量計(jì)這種流量傳感方式被認(rèn)為可以無(wú)需外部電源供電即可完成流量信號(hào)的傳遞，另外還具有啟動(dòng)流速比較低、壓損小、量程大、安裝拆卸維護(hù)方便，特別是具有能耗低、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn);但主要缺點(diǎn)是對(duì)水質(zhì)要求較高，微量的鐵屑和細(xì)沙都會(huì)急劇降低測(cè)量精度直至在短期內(nèi)損壞，而我國(guó)大部分地區(qū)的水質(zhì)較低，限制了其在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的推廣。( 2

26、) 超聲波式熱量計(jì)該流量計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)水質(zhì)要求較低，不易損壞，使用壽命長(zhǎng)，但大多應(yīng)用于大流量、大口徑的流量測(cè)量，與我國(guó)巳前以小口徑為主的供熱結(jié)構(gòu)不太相符，而且能耗比較大，價(jià)格較貴。( 3 ) 電磁式流量計(jì)其在測(cè)量過(guò)程中不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、粘度、密度的影響，測(cè)量原理比較先進(jìn)，但是其最大的缺點(diǎn)就是耗電量大，對(duì)供熱介質(zhì)的電導(dǎo)率有要求(10us/cm)，同時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，一般在小口徑表方面很少采用。綜合以上各種比較，設(shè)計(jì)選用無(wú)磁式流量傳感器，它既不受水質(zhì)、供熱介質(zhì)電導(dǎo)率的影響，又結(jié)構(gòu)價(jià)格適中、使用壽命長(zhǎng)。3.2.2 流量測(cè)量原理及電路圖流量測(cè)量的基本結(jié)構(gòu)類似于葉輪式流量計(jì)，只不過(guò)轉(zhuǎn)盤由兩種材料

27、制成，一半是非金屬材料，另一半是金屬材料。在轉(zhuǎn)盤上面成90度放置兩個(gè)電感線圈，他們同電路中的電容并聯(lián)形成兩個(gè)LC諧振電路，通過(guò)這兩個(gè)諧振電路就可以測(cè)量轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而測(cè)量出熱水的流向和流量來(lái)，其測(cè)量原理如圖3-5所示。無(wú)磁傳感器模塊定時(shí)激勵(lì)LC回路。等斷開(kāi)激發(fā)電路以后，電感就會(huì)產(chǎn)生阻尼振蕩。電感L的阻尼系數(shù)取決于電感線圈和轉(zhuǎn)盤的相對(duì)位置。當(dāng)轉(zhuǎn)盤的金屬面(圖中轉(zhuǎn)盤上有陰影的部分)轉(zhuǎn)到電感線圈的下面時(shí)，電感的阻尼系數(shù)較大，振蕩衰減的幅度大;反之，電感的阻尼系數(shù)較小，衰減幅度也比較小。通過(guò)MCU內(nèi)部檢測(cè)波形衰減的幅度，就可以判斷電感的狀態(tài)，從而達(dá)到計(jì)量的效果。圖3-5 流量測(cè)量原理設(shè)計(jì)直接選用

28、連利水表廠的YX型無(wú)磁流量傳感器模塊，該模塊是用特定芯片專門為熱量表設(shè)計(jì)的，能夠適應(yīng)供熱系統(tǒng)的高溫和富含鐵銹等雜物的惡劣水質(zhì)的影響。YX一225型輸出電壓2.5V對(duì)3V系統(tǒng)無(wú)須重配電平。根據(jù)該模塊的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電路過(guò)程中，只需要從控制板上引出三個(gè)接口即可。電路圖如圖中流量測(cè)量部分所示。其中兩個(gè)接口為電源的正負(fù)端，另一個(gè)為脈沖信號(hào)輸入端，使用I/O口PI.0接受傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)。在電源線兩端加1uF陶瓷電容濾波，同時(shí)為了減少干擾信號(hào)的進(jìn)入，模塊與主板連接用線盡可能短一些。3.3 電磁閥工作原理電磁閥的通斷我們選用繼電器控制，電磁閥采用外部電源供電，其原理如圖3-6所示：圖3-6 繼電器控制電

29、路圖I/O串行口的高低電頻用來(lái)控制繼電器的閉合， I/O口輸出高電頻時(shí)：三極管9013工作于飽和狀態(tài)，即在這里作為開(kāi)關(guān)作用，此時(shí)繼電器工作（繼電器由13線接通轉(zhuǎn)變?yōu)?4線接通）。I/O口輸出低電頻時(shí)：三極管截止，繼電器此時(shí)回到原來(lái)位置。從而實(shí)現(xiàn)電磁閥通斷電的控制，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的弱電控制電磁閥的強(qiáng)電。3.4 IC卡工作原理及接口電路（1） SLE4442卡系統(tǒng)選用的德國(guó)Simens公司的SLE4442邏輯加密卡，內(nèi)含256字節(jié)的主存儲(chǔ)器和4字節(jié)的密碼存儲(chǔ)器。其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖3-7所示:圖3-7 SLE4442卡存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)主存儲(chǔ)器的容量為256個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)為8位，地址空間為00H-FFH。主存儲(chǔ)器可

30、分為保護(hù)區(qū)和應(yīng)用區(qū)，地址單元為00H-1FH的32字節(jié)是保護(hù)區(qū)，帶位保護(hù)功能，一旦實(shí)行保護(hù)后，被保護(hù)的單元不可擦除和改寫。保護(hù)區(qū)中沒(méi)有設(shè)置為保護(hù)狀態(tài)的字節(jié)，其使用與應(yīng)用區(qū)完全相同。地址空間為20H-FFH的后224字節(jié)為應(yīng)用區(qū)。SLE4442保護(hù)區(qū)已固化的信息如下： 00H03H復(fù)位應(yīng)答信息 04H07H芯片生產(chǎn)廠家代碼和卡型編碼 15H1AH應(yīng)用標(biāo)識(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中存放用戶代碼。應(yīng)用區(qū)地址為20HFFH，該區(qū)的讀/寫操作是以字節(jié)方式進(jìn)行。由于SLE4442的應(yīng)用區(qū)容量較大，空間安排顯得十分靈活，在具體應(yīng)用中，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求，將應(yīng)用區(qū)空間分為幾個(gè)區(qū)，實(shí)現(xiàn)一卡多用的功能8。SLE4442還提

31、供了一個(gè)4字節(jié)的密碼存儲(chǔ)器，其中0單元的EC是誤碼計(jì)數(shù)器，只用了該單元的后三位，在IC卡個(gè)人化后，（EC）=111。其余3個(gè)字節(jié)是密碼存放單元（PSC）。在上電以后，除了密碼以外，整個(gè)存儲(chǔ)器都是可讀的。如要擦出或改寫卡中內(nèi)容，必須校驗(yàn)密碼，只有3個(gè)字節(jié)的密碼內(nèi)容完全相同才可進(jìn)行。這時(shí)才可讀出密碼內(nèi)容，如果需要的話，還可以改寫新的密碼。如果輸入的數(shù)據(jù)與密碼比較為不正確，錯(cuò)一次，（EC）=011，再一次不正確，（EC）=001，三次不正確的話，（EC）則為000，這是卡片自鎖，不能再改寫卡中內(nèi)容。如三次比較中有一次正確，則（EC）恢復(fù)為111。（2） IC卡接口電路SLE4442為2K位的加密智能

32、卡。其接觸點(diǎn)分布圖如圖3-8所示。接觸點(diǎn)定義見(jiàn)表3-1。圖3-8 SLE4442卡接觸點(diǎn)分布圖卡接觸點(diǎn)符號(hào)功能C1Vcc電源電壓C2RST復(fù)位C3CLK時(shí)鐘輸入C4N.C.內(nèi)部無(wú)連接C5GND地C6N.C.內(nèi)部無(wú)連接C7I/O雙向數(shù)據(jù)線（開(kāi)漏）表3-1 SLE4442卡接觸點(diǎn)定義IC卡是用戶與儀表交換數(shù)據(jù)的橋梁。設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致讀寫錯(cuò)誤，在卡內(nèi)數(shù)據(jù)已傳入卡內(nèi)但未清卡，或數(shù)據(jù)未讀入表內(nèi)而已清卡時(shí)問(wèn)題尤為嚴(yán)重。在硬件方面，卡插入檢測(cè)、卡短路檢測(cè)、卡上下電控制都是必不可少的9。圖3-9為SLE4442卡與CPU的接口電路圖，SLE4442的RST，CLK，I/O三條線均需接上拉電阻接到+5V上，因選

33、用的接口，內(nèi)有上拉電阻，故可以省去。這三條線上也可以加箝拉保護(hù)二極管（在電壓穩(wěn)定、干擾很小的情況下，可以不加）。這種接法線路簡(jiǎn)單、實(shí)用。其中R1，D1，Q組成卡上下電電路，當(dāng)P1.7=0時(shí)，Q導(dǎo)通，IC卡座Vcc得電，當(dāng)P1.7=1時(shí)，Q截止，IC卡座失電。R1，D1用于檢測(cè)卡電源是否短路，以防人為破壞，在對(duì)IC卡供電時(shí)，如果單片機(jī)檢測(cè)到P1.6=0，說(shuō)明電源短路，發(fā)報(bào)警信號(hào)。SW1、SW2為IC卡卡座的一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)有卡插人時(shí)，SW1、SW2短路，給INT0送入低電平，此信號(hào)用來(lái)檢測(cè)有無(wú)卡插入。圖3-9 SLE4442卡與89C51的接口電路液晶顯示模塊與接口電路顯示屏可以顯示各種提示信息

34、，是一種良好的人機(jī)接口形式。對(duì)于供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)考慮到其低功耗的要求，這里采用液晶顯示器LCD。LCD體積小、重量輕、功耗低，因此在儀器儀表中的應(yīng)用十分廣泛。要利用LCD顯示器，必須有相應(yīng)的LCD控制器，以及一定空間的ROM和RAM。現(xiàn)在許多廠家已經(jīng)將LCD控制器、RAM、ROM、LCD顯示器用PCB連接到一起，稱為液晶顯示模塊LCM。使用者只需要向LCM輸入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)所需要的顯示，這種模塊與單片機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)接口，使用靈活、方便。本系統(tǒng)選用了廣州致遠(yuǎn)電子有限公司的ZY886B型液晶顯示模塊，其模塊顯示圖如圖所示。ZY886B型顯示模塊是為IC卡水表配套制作的專用液晶顯示組件之一，經(jīng)

35、過(guò)改良就可以用于供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的顯示。該模塊與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單方便，且具有低功耗(掉電)功能(典型電流值為0.2uA)，同時(shí)還能提供豐富的顯示信息。其基本特性有：操作電壓2.4V5.2V；內(nèi)置256KHz RC振蕩器，也可使用32.768KHz晶振或256KHz外部時(shí)鐘源；掉電模式可降低功耗；內(nèi)置324位顯示RAM；3線串行接口；讀/寫地址自動(dòng)增加。ZY886B型顯示模塊與單片機(jī)的接口電路如圖所示。我們?cè)O(shè)立一個(gè)鍵來(lái)通過(guò)按鍵輪流顯示流量、進(jìn)出水口溫度、耗熱量和取暖費(fèi)，顯示屏上的顯示內(nèi)容及其單位都會(huì)隨著按鍵而變化（圖3-10中顯示的是流量）。同時(shí)顯示屏還會(huì)給出用戶暖氣表開(kāi)關(guān)狀態(tài)、缺電狀態(tài)、故障狀態(tài)以

36、及用戶欠費(fèi)提示。圖3-10 ZY886B 模塊顯示圖圖3-11 ZY886B 與單片機(jī)的接口電路單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串口通信PC機(jī)串口通常采用RS-232電平，而單片機(jī)串口是TTL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。在此，采用的是MAXIM公司的MAX232芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)中的單片機(jī)和PC機(jī)串口通信模塊的原理圖如圖3-12所示89c51單片機(jī)TXD端連接到MAX232的T1IN端。用于發(fā)送數(shù)據(jù)；PC機(jī)的RD端連接到MAX232的T1OUT端，用于接收數(shù)據(jù)；89C51單片機(jī)RXD端連接到MAX232的R1OUT端，用于接收數(shù)據(jù)；PC機(jī)的TD端連接到MAX232的R1IN圖3-12 單片

37、機(jī)和PC機(jī)串口通信RS232電氣特性的最大特征是采用負(fù)邏輯，并且電平范圍與TTL邏輯不同。邏輯“1”的電平是-3V15V，邏輯“o”的電平是+3v+15 特性RS232CAN成本低廉較高，2030元/字節(jié)網(wǎng)絡(luò)特性單主節(jié)點(diǎn)多主節(jié)點(diǎn)可靠性較低高數(shù)據(jù)傳輸速率20kb/s50kb/s通信距離 Hour DayLDA Hour DayCMP #!24 ;每天(24小時(shí))寫一次FLASHBLO SZZD _ ExitMOV#!0 , Hour Day ;一天時(shí)間到JSR Write Ram To Flash ;寫RAM to FlashSZZD_WrFlash1:BRSET FMZTBZ2,Flag,SZ

38、ZD_SubG ;原來(lái)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)SZZD _ Sub G;原來(lái)閥門處于開(kāi)著狀態(tài)MOV#! 1,J1 ;J1=1表示要關(guān)閥, J1=0表示要開(kāi)閥JSR OCValve _ SubMOV #! 0,J1 ;J1=1表示要關(guān)閥,J1=0表示要開(kāi)閥JSR OCValve _ SubJMP SZZD _ ExitSZZD _ Sub G: ;原來(lái)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)MOV#! 0,J1 ;J1=1表示要關(guān)閥,J1=0表示要開(kāi)閥JSR OC Valve _ SubMOV#! 1,J1 ;J1=1表示要關(guān)閥,J1=0表示要開(kāi)閥JSR OC Valve _ Sub ;閥門恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)SZZD _ Exi

39、t:RTS鳴音30ms的控制子程序SND: SETB P0.5 ;P0.5輸出高電平，啟動(dòng)蜂鳴器鳴叫 MOV R7，#1EH ;延遲30msDL: MOV R6，#0F9HDL1: DJNZ R6, DL1 ；小循環(huán)延時(shí)1ms DJNZ R7, DL CLR P0.5 ；P0.5輸出低電平，停止蜂鳴器鳴叫 RET總結(jié)與展望總結(jié)本文所研究的IC卡供暖計(jì)費(fèi)一體化系統(tǒng)是一門跨學(xué)科的課題，它涉及了電子電路、單片機(jī)測(cè)控、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等學(xué)科。本論文具體完成了以下一些工作:( l ) 根據(jù)供暖計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)的原理和低功耗要求，完成了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，熱量計(jì)量方法的選擇，IC卡、單片機(jī)、溫度傳感器、

40、流量傳感器、液晶模塊和通信模塊的選型;按照模塊化設(shè)計(jì)方法，完成了單片機(jī)及通信和報(bào)警等外圍功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。(2)分析了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)和功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供暖系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸，同時(shí)具有液晶顯示功能。(3)根據(jù)系統(tǒng)功能，遵循軟件工程的設(shè)計(jì)方法，完成了戶用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集器的總體軟件設(shè)計(jì)及各中斷子程序的程序編制，包括程序流程圖和部分詳細(xì)的匯編語(yǔ)言程序。本課題的創(chuàng)新之處表現(xiàn)在:系統(tǒng)采用IC卡為媒介的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，無(wú)論是對(duì)于舊式居民樓房供暖系統(tǒng)的改造還是對(duì)于新建小區(qū)系統(tǒng)的安裝，都省去了傳輸介質(zhì)的布線工作，大大節(jié)約了成本;本系統(tǒng)的另一特色在于集成化程度高。展望本文研究

41、的供暖計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，雖然能解決供熱取暖中“收費(fèi)難”的問(wèn)題，但對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，生活中還有水、電、煤氣等日常消耗，繳費(fèi)過(guò)程復(fù)雜，因此如何將四表的收費(fèi)統(tǒng)一在一起科學(xué)管理已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，這“四表”的網(wǎng)絡(luò)化、電子化和自動(dòng)化將是發(fā)展的必由之路。Internet的出現(xiàn)是二十世紀(jì)末一項(xiàng)令人矚目的科學(xué)成果，全球的Internet服務(wù)提供商ISP層出不窮。對(duì)于相當(dāng)多的Internet用戶來(lái)說(shuō)，其網(wǎng)上活動(dòng)大都與金融、娛樂(lè)有關(guān)。因此可以利用Internet來(lái)進(jìn)行一些技術(shù)性工作，譬如使用Intranet連接Internet后可以對(duì)異地的計(jì)算機(jī)、機(jī)械裝置等進(jìn)行控制。作為將來(lái)自動(dòng)化程度很高的熱量表或者水表、電表和煤氣表而言

42、，也可以采用該項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)將水、煤氣、電、熱量等費(fèi)用綜合一體，存放在特定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器Server上，利用因特網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送及金額結(jié)算等，然后用戶便可上網(wǎng)利用密碼查詢或接受電子郵件的通知。參考文獻(xiàn)1 李秀對(duì)城市集中供熱推行熱量計(jì)的認(rèn)識(shí)，北京：供熱分戶控制及計(jì)量技術(shù)專題研討會(huì)論文集，2001年，1。2 徐忠堂 城市供熱收費(fèi)難的根本出路在于改革，北京：供熱分戶控制及計(jì)量技術(shù)專題研討會(huì)論文集，2001年，5。3 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，19944 胡乾斌主編單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用，華中理工大學(xué)出版社，19965 李華編著.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)，北京航

43、空航天大學(xué)出版社，19976 王福瑞等編著.單片機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全，北京航空航天大學(xué)出版社，19977 甄蘭蘭熱量表的熱量計(jì)量原理及計(jì)算.自動(dòng)化儀表.第24卷第10期2003.108 王愛(ài)英IC卡技術(shù)入門-電子貨幣與電子證件，清華大學(xué)出版社，19989 SLE4442使用手冊(cè),深圳明華磁卡系列有限公司，200010 黃賢武編著傳感器實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，電子科技大學(xué)出版社，200011 王慧鋒智能IC卡熱量計(jì)量系統(tǒng)的研制.華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2001：12，56，697012 周四民IC卡智能熱量控制表的系統(tǒng)研究.北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005：5613 史健君IC卡預(yù)付費(fèi)熱量表系統(tǒng)

44、.吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004：4-514 魏小龍AT89C51系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.1-2,27-2815 金麟孫儀器計(jì)量誤差理論.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983.10-1116 徐偉編著供暖系統(tǒng)溫控與熱計(jì)量技術(shù)，中國(guó)計(jì)劃出版社，200017 凌志浩，吳勤勤智能儀表原理與技術(shù).上海：華東理工大學(xué)出版社，2003：12018 史勇，謝曉霞測(cè)控系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù).現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，19：99-10119 徐愛(ài)均智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004：12721 欒成強(qiáng)單片機(jī)外圍電路中的低功耗技術(shù).國(guó)

45、外電子元器件.1999年第10期22 方修睦供暖熱計(jì)量收費(fèi)中幾個(gè)問(wèn)題的在探討J暖通空調(diào),2005,35(10):58-5923田慶安，馬傳水集中供暖分戶計(jì)量系統(tǒng)熱量表的選型及應(yīng)用J科學(xué)咨詢導(dǎo)報(bào),2007(08):7424 楊鈺基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的溫度模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J微計(jì)算機(jī)信息,2005,21(11-1):117-11825 李進(jìn)集中供暖住宅的分戶熱計(jì)量方法J郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2006(05):56-5726 DIPI. Phys,Mathias Nau. Thermometer for Heatmetesr J. .The Third National Conferenee ofHeatMc

46、terinChina.2004，627 Hendry, M. Security Is More Than a Card Game. Smart Card97 Conference Peoceedings, QMS，Peterborough,England,199728 Carlson, R. Utilizing Smart Cards and PKI Technology to Solve E-Business Security Issues. Computer Joural, Vol.35, No.1, 1992, pp.212929 D.Weber, M. nau Electrical T

47、emperature Measurement with Thermocouples and Resistance Thermometers（JUMO）。30 Releas on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam。31 Carlson,R.Utilizing Smart Cards and PKI Technology to Solve E-Business Security Issues. Computer Joural,Vol.35,No.1,19

48、92,pp.212932 Schneier,B.,Secrets and Lies:Digital Security in a Networked World, New York:Wiley,200033 JohnG. Kassakian Principles of Power Eleetronics Addis on Wesley Publlshing Company，199134 G.E.Iglesias，ete. Linearization of Transducer Singnals Using an Analag-to-Digital Converter，IEEE Trans. In

49、strum.，Meas.，Vol.37，No.1，P.53，198835 MOS/LSI Data book for Date Sheets, National Semiconductor corporation，1989翻譯部分英文原文HEAT LOAD PREDICTION FOR HEAT SUPPLY SYSTEM BASED ON RBFNEURAL NETWORK AND TIME SERIES CROSSOVERAbstract:In order to improve the energy-saving efficiency, a novel heat load predicti

50、on method based on radial basis function neural network(RBF NN)and time series crossover is proposed according to the characteristics of heat supply process. The dimension of the input vector in the RBF NN model is established with autocorrelation method. Then the horizontal and vertical prediction

51、models are constructed using the RBF neural network, respectively. And those two prediction models are combined to produce the crossover prediction model whose crossover weight coefficients are calculated through the least-squares method. The comparison of simulation results shows that the accuracy

52、of crossover prediction is superior to horizontal and vertical predictions. In addition, the speed of crossover prediction based on RBF neural network is proved faster than the one with back propagation neural network(BP NN).Keywords: Heat supply; Load prediction; RBF neural network; Time series cro

53、ssover1. IntroductionThe heat load prediction, especially the short term prediction, provides an approach to integrate and optimize the heat supply system efficiently, based on which the heating supply matches the demand well1.The common heat load prediction methods can be classified as the linear p

54、rediction methods deputy of time series method2and the nonlinear prediction methods deputy of the artificial neural network method3-5.The heat supply system is a complex dynamic process with strong nonlinearity, large time delay and large inertia. Classical time series prediction is simplified, yet

55、inaccurate. Neural network method deals the nonlinear problem well with good mapping capability, but cant meet the demands of real-time control, since that the modeling of neural network is complicate, the learning speed is slow, and the adjustment of the parameters is inflexible. Recently, some new

56、 methods have been appliedto predict the heat load, such as wavelet analysis6,grey model7,support vector machine method8and so on. However, all these methods are static means and based on outdoor temperature, unsuitable for the real-time supervising and control system. With the household metering he

57、ating is to be put into practice, the heat load demand of each consumer should be taken into consideration as well as the changing of outdoor temperature9.The heat load prediction based on RBF neural network and time series crossover is proposed according to the close relationship between the heat l

58、oad of heat supply system and the two random variables, the outdoor temperature and the household heat demands. The household demands are tracked by horizontal prediction, and the outdoor temperature is tracked by the vertical prediction. Then these two prediction outputs are crossed to improve the

59、prediction accuracy and to meet the demand of heating energy-saving control.2. Pretreatment of the prediction sample2.1. Selection of prediction sampleData measured in a certain heat supply station in H city for the time period Jan.20, 2006-Mar.20, 2006 are used as initial data. The data are sampled

60、 48 times one day every 15 minutes from 7:15 to 19:00, and dealt with experience briefly that the abnormal data are replaced by the average of two adjacent data. In the heat load prediction the data for Feb.12, 2006-Feb.16, 2006 are adopted as test sample and the data for another 10 days are used to