式中：Q為釋放或吸收的熱量，J或W.h；
qm為流經(jīng)熱量表的水的質(zhì)量流量，kg／h；
qv為流經(jīng)熱量表的水的質(zhì)量體積，m3／h；
ρ為流經(jīng)熱量表的水的密度，kg／m3；
△h為在熱交換系統(tǒng)的入口和出口溫度下水的焓差值J／kg；
τ為時間，h。

圖3所示是本熱量表的原理結(jié)構(gòu)框圖。

3.2超低功耗微處理器MSP430FXXX

系統(tǒng)中的主控芯片采用美國德洲儀器公司的16位超低功耗微處理器MSP430FXXX。該芯片內(nèi)含比較器，采樣分辨率可達0.01℃。而且片內(nèi)自帶LCD驅(qū)動模塊，可驅(qū)動96段液晶進行顯示。利用片內(nèi)FLASH還可進行實時數(shù)據(jù)保存，也可以采用內(nèi)部時鐘系統(tǒng)進行計時。該芯片為電池供電型測量應用帶來終極解決方案，它可使設計人員能同時連接模擬信號、傳感器和數(shù)字器件。

超低功耗微處理器MSP430FXXX的主要特性如下：

◇低電源電壓范圍，1.8～3.6 V；
◇超低功耗，工作模式時為250μA／MIPS，待機模式時為0.8 μA，關(guān)閉模式(RAM保持)時為0.1μA；
◇具有五種功率節(jié)約模式；
◇6μs內(nèi)可從待機模式喚醒；
◇具有16位RISC體系和125 ns指令周期；
◇帶有多個捕獲／比較寄存器的16位定時器；
◇集成有96段LCD驅(qū)動器；
◇帶有串行通信接口(USART)，可通過軟件選擇異步UART或同步SPI；
◇基本定時器可支持實時時鐘；
◇帶有節(jié)電檢測器；
◇帶可編程電平檢測的電源電壓管理／監(jiān)控；
◇內(nèi)建可在線燒錄(in-system programmable)閃存，可用于程序代碼的變更、現(xiàn)場升級和資料記錄；
◇型號系列化，選型范圍廣。

所有的MSP430器件均基于一個正交16位RISC CPU內(nèi)核，其靈活性在于其具有16個可尋址單周期16位CPU寄存器、27條指令以及7種均采用雙重取數(shù)據(jù)技術(shù)(DDFT)的一致性尋址方式。DDFY可在每個時鐘脈沖內(nèi)對存儲器進行兩次存取操作，而不再需要復雜的時鐘乘法和指令流水線方案。除了能夠降低功耗和減小CPU尺寸之外，當與現(xiàn)代程序設計技術(shù)(如計算分支)以及高級語言(如C語言)一道使用時，MSP430體系結(jié)構(gòu)的微處理器尤為有效。表1所列是MSP430所使用的7種尋址方式。

3.3硬件電路

MSP430令共有51條指令。其中核心指令有27條，代碼效率很高且速度快。應用MSP430設計的新型熱量表的電氣原理圖如圖4所示。

圖4中，RT1和RT2分別為熱交換系統(tǒng)入口和出口的溫度傳感器，L1、L2、L3分別為流量傳感器中的感應器1～3，U1為模擬多路開關(guān)，U2為CPU芯片MSP430FXXX。溫度傳感器檢測出熱交換系統(tǒng)入口和出口的溫度后，經(jīng)過模擬多路開關(guān)后送給CPU的A／D轉(zhuǎn)換端口，流量信號則送人CPU的P1.0端口，兩路信號在CPU內(nèi)經(jīng)過軟件解算后，將在CPU內(nèi)的存儲器中保存并從端口輸出到LCD顯示器T218010顯示。

新型熱量表遠傳通訊接口一般采用RS-485接口或M-BUS接口，以實現(xiàn)遠程控制和集中抄表，這里不再贅述。

4結(jié)束語

該熱量表采用整體式結(jié)構(gòu)、單片機自動檢測技術(shù)、微功耗設計和無磁非接觸式流量檢測技術(shù)，因而該表安裝簡單，無需調(diào)試。實際應用證明，利用該方法設計的熱量表性能穩(wěn)定可靠，使用效果良好。

作者通信地址：陜西寶成航空儀表有限責任公司，陜西 寶雞 721006