电磁流量计在实时时钟电路中的应用
时间：2010-10-12 阅读：1106
1 引言
随着电磁流量计在各个行业中广泛外应用，不同用户对其功能提出不同要求。在自来水行业应用中，用户要求电磁流量计具有定时自动抄表和断电计时功能。新近开发的一款电磁流量计就能满足上述要求。该产品与同类电磁流量计zui大不同是加入了实时时钟电路，从而实现自动抄表和断电计时功能。本文将对该电路的设计和应用，作一些简单的介绍。
2 原理
该电路的原理如图1所示。实时时钟（RTC）的启动读写等控制由CPU完成，CPU将当前瞬时流量和累积量值，以及从RTC读得时间，作为一条完整的信息，存人E2PROM中。用户需要时可以通过外部网络读取信息，也可以通过仪表菜单查询。当外部供电中断时，RTC由备用电源供电继续工作，这样保证时钟始终运行正确，存储在其RAM中的重要数据不会丢失。
3 硬件实现
CPU选用ATMEL公司的AT89C5lED2，该芯片具有64K片上程序空间，且有ISP功能，易于对程序加密。其强大的片上功能有助减少外围器件，简化设计。
实时时钟芯片采用美国Dallas公司DS1305串行接口实时时钟。DS1305用BCD码表示实时时钟的秒、分、小时、星期、日、月和年的时间信息，内部有148个用户RAM。在本设计中采用标准的三线接口与CPU进行接口。
E2PROM采用2K字节的CAT93C86，大容量存储流量信息，以方便查询。
考虑到在实际使用过程中，仪表在绝大部分时间使用外部电源，断电情况偶尔才出现。所以备用电源采用锂电池BR2032。比常用CR2032有更宽工作温度，较小静态漏电流，可以长期工作不必更换。
在RTC的设计应用中晶振使用也很关键。由于受温度及晶振负载电容影响，即使晶振只有20ppm误差，在一个月内也将达到1分钟误差。推荐使用6PF负载电容的32.768kHz晶振。在印制板布线时，晶振与RTC相应引脚之间尽量短，外部用地线环包围（如图2所示）。即使信号位于板内层，也不允许信号线靠近Xl和X2引脚。晶振设计详细信息可见参考文献[3]。
4 软件设计
定时自动抄表实现原理：RTC和CPU相结合，可以按需要设定任意时间间隔产生中断，将当前的瞬时流量和累积量存入E2PROM中。这一功能在自来水行特别受欢迎。例如按小时间隔，统计出某个地区24小时内用水状况，描绘出用水趋势图。也可以在每月某个时刻供水网络内所有的流量计自动记录该时刻流量，再利用通讯功能实现远程抄表，统计出总流量，从而避免人工现场抄表时间不一致的误差。
断电计时实现原理：在正常情况下，CPU以一定时间间隔将前时间写入RTC的RAM中。当断电时，RTC的RAM中时间不再更新。重新上电时，由CPU判断出曾发生断电，再从RTC的RAM中得到具体时间点，可以计算出断电时间长度，作为一条记录存入E2PROM中。这一功能在供水行业中防止和记录客户恶意断电很有作用。
在编写软件时，应当注意的几个细节问题，如：
在读RTC时间时，注意某些特殊时刻时间读取方法。例如当前时间为10时15分59秒，如果当读取了10时15分后再读取秒时间则有可能发生错误，因为秒时间变为00秒，则读取值为10时15分00秒。需要加入纠错步骤；
在本设计中，RTC的RAM中备份有流量计一些重要参数。当自检时发现参数错误，则从RTC的RAM中重新下载入CPU，所以RTC数据要保证正确。必须采取一些特殊措施。例如同一组数据写在两个不同地址，以便相互比照。在RAM写入特定字符，检查该字符以确定RAM是否受到干扰。
5 结束语
该电磁流量计就其基本功能而言，与同类电磁流量计没有特殊之处。zui大不同是加入了实时时钟电路，从而实现自动抄表和断电计时功能。该项功能在实际使用过程中很受用户好评，应该说具有较高的实用价值。