1 引言

    隨著電磁流量計(jì)在各個(gè)行業(yè)中廣泛外應(yīng)用，不同用戶對(duì)其功能提出不同要求。在自來水行業(yè)應(yīng)用中，用戶要求電磁流量計(jì)具有定時(shí)自動(dòng)抄表和斷電計(jì)時(shí)功能。新近開發(fā)的一款電磁流量計(jì)就能滿足上述要求。該產(chǎn)品與同類電磁流量計(jì)zui大不同是加入了實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表和斷電計(jì)時(shí)功能。本文將對(duì)該電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，作一些簡(jiǎn)單的介紹。

    2 原理

    該電路的原理如圖1所示。實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）的啟動(dòng)讀寫等控制由CPU完成，CPU將當(dāng)前瞬時(shí)流量和累積量值，以及從RTC讀得時(shí)間，作為一條完整的信息，存人E²PROM中。用戶需要時(shí)可以通過外部網(wǎng)絡(luò)讀取信息，也可以通過儀表菜單查詢。當(dāng)外部供電中斷時(shí)，RTC由備用電源供電繼續(xù)工作，這樣保證時(shí)鐘始終運(yùn)行正確，存儲(chǔ)在其RAM中的重要數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

    3 硬件實(shí)現(xiàn)

    CPU選用ATMEL公司的AT89C5lED2，該芯片具有64K片上程序空間，且有ISP功能，易于對(duì)程序加密。其強(qiáng)大的片上功能有助減少外圍器件，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

    實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片采用美國(guó)Dallas公司DS1305串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘。DS1305用BCD碼表示實(shí)時(shí)時(shí)鐘的秒、分、小時(shí)、星期、日、月和年的時(shí)間信息，內(nèi)部有148個(gè)用戶RAM。在本設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)的三線接口與CPU進(jìn)行接口。

    E²PROM采用2K字節(jié)的CAT93C86，大容量存儲(chǔ)流量信息，以方便查詢。

    考慮到在實(shí)際使用過程中，儀表在絕大部分時(shí)間使用外部電源，斷電情況偶爾才出現(xiàn)。所以備用電源采用鋰電池BR2032。比常用CR2032有更寬工作溫度，較小靜態(tài)漏電流，可以長(zhǎng)期工作不必更換。

    在RTC的設(shè)計(jì)應(yīng)用中晶振使用也很關(guān)鍵。由于受溫度及晶振負(fù)載電容影響，即使晶振只有20ppm誤差，在一個(gè)月內(nèi)也將達(dá)到1分鐘誤差。推薦使用6PF負(fù)載電容的32.768kHz晶振。在印制板布線時(shí)，晶振與RTC相應(yīng)引腳之間盡量短，外部用地線環(huán)包圍（如圖2所示）。即使信號(hào)位于板內(nèi)層，也不允許信號(hào)線靠近Xl和X2引腳。晶振設(shè)計(jì)詳細(xì)信息可見參考文獻(xiàn)^[3]。

    4 軟件設(shè)計(jì)
   
    定時(shí)自動(dòng)抄表實(shí)現(xiàn)原理：RTC和CPU相結(jié)合，可以按需要設(shè)定任意時(shí)間間隔產(chǎn)生中斷，將當(dāng)前的瞬時(shí)流量和累積量存入E²PROM中。這一功能在自來水行特別受歡迎。例如按小時(shí)間隔，統(tǒng)計(jì)出某個(gè)地區(qū)24小時(shí)內(nèi)用水狀況，描繪出用水趨勢(shì)圖。也可以在每月某個(gè)時(shí)刻供水網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的流量計(jì)自動(dòng)記錄該時(shí)刻流量，再利用通訊功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，統(tǒng)計(jì)出總流量，從而避免人工現(xiàn)場(chǎng)抄表時(shí)間不一致的誤差。

    斷電計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)原理：在正常情況下，CPU以一定時(shí)間間隔將前時(shí)間寫入RTC的RAM中。當(dāng)斷電時(shí)，RTC的RAM中時(shí)間不再更新。重新上電時(shí)，由CPU判斷出曾發(fā)生斷電，再?gòu)腞TC的RAM中得到具體時(shí)間點(diǎn)，可以計(jì)算出斷電時(shí)間長(zhǎng)度，作為一條記錄存入E2PROM中。這一功能在供水行業(yè)中防止和記錄客戶惡意斷電很有作用。

    在編寫軟件時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意的幾個(gè)細(xì)節(jié)問題，如：

    在讀RTC時(shí)間時(shí)，注意某些特殊時(shí)刻時(shí)間讀取方法。例如當(dāng)前時(shí)間為10時(shí)15分59秒，如果當(dāng)讀取了10時(shí)15分后再讀取秒時(shí)間則有可能發(fā)生錯(cuò)誤，因?yàn)槊霑r(shí)間變?yōu)?0秒，則讀取值為10時(shí)15分00秒。需要加入糾錯(cuò)步驟；

    在本設(shè)計(jì)中，RTC的RAM中備份有流量計(jì)一些重要參數(shù)。當(dāng)自檢時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)錯(cuò)誤，則從RTC的RAM中重新下載入CPU，所以RTC數(shù)據(jù)要保證正確。必須采取一些特殊措施。例如同一組數(shù)據(jù)寫在兩個(gè)不同地址，以便相互比照。在RAM寫入特定字符，檢查該字符以確定RAM是否受到干擾。

    5 結(jié)束語

    該電磁流量計(jì)就其基本功能而言，與同類電磁流量計(jì)沒有特殊之處。zui大不同是加入了實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表和斷電計(jì)時(shí)功能。該項(xiàng)功能在實(shí)際使用過程中很受用戶好評(píng)，應(yīng)該說具有較高的實(shí)用價(jià)值。