1 引言

    隨著電磁流量計在各個行業中廣泛外應用，不同用戶對其功能提出不同要求。在自來水行業應用中，用戶要求電磁流量計具有定時自動抄表和斷電計時功能。新近開發的一款電磁流量計就能滿足上述要求。該產品與同類電磁流量計zui大不同是加入了實時時鐘電路，從而實現自動抄表和斷電計時功能。本文將對該電路的設計和應用，作一些簡單的介紹。

    2 原理

    該電路的原理如圖1所示。實時時鐘（RTC）的啟動讀寫等控制由CPU完成，CPU將當前瞬時流量和累積量值，以及從RTC讀得時間，作為一條完整的信息，存人E²PROM中。用戶需要時可以通過外部網絡讀取信息，也可以通過儀表菜單查詢。當外部供電中斷時，RTC由備用電源供電繼續工作，這樣保證時鐘始終運行正確，存儲在其RAM中的重要數據不會丟失。

    3 硬件實現

    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，易于對程序加密。其強大的片上功能有助減少外圍器件，簡化設計。

    實時時鐘芯片采用美國Dallas公司DS1305串行接口實時時鐘。DS1305用BCD碼表示實時時鐘的秒、分、小時、星期、日、月和年的時間信息，內部有148個用戶RAM。在本設計中采用標準的三線接口與CPU進行接口。

    E²PROM采用2K字節的CAT93C86，大容量存儲流量信息，以方便查詢。

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

    在RTC的設計應用中晶振使用也很關鍵。由于受溫度及晶振負載電容影響，即使晶振只有20ppm誤差，在一個月內也將達到1分鐘誤差。推薦使用6PF負載電容的32.768kHz晶振。在印制板布線時，晶振與RTC相應引腳之間盡量短，外部用地線環包圍（如圖2所示）。即使信號位于板內層，也不允許信號線靠近Xl和X2引腳。晶振設計詳細信息可見參考文獻^[3]。

    4 軟件設計
   
    定時自動抄表實現原理：RTC和CPU相結合，可以按需要設定任意時間間隔產生中斷，將當前的瞬時流量和累積量存入E²PROM中。這一功能在自來水行特別受歡迎。例如按小時間隔，統計出某個地區24小時內用水狀況，描繪出用水趨勢圖。也可以在每月某個時刻供水網絡內所有的流量計自動記錄該時刻流量，再利用通訊功能實現遠程抄表，統計出總流量，從而避免人工現場抄表時間不一致的誤差。

    斷電計時實現原理：在正常情況下，CPU以一定時間間隔將前時間寫入RTC的RAM中。當斷電時，RTC的RAM中時間不再更新。重新上電時，由CPU判斷出曾發生斷電，再從RTC的RAM中得到具體時間點，可以計算出斷電時間長度，作為一條記錄存入E2PROM中。這一功能在供水行業中防止和記錄客戶惡意斷電很有作用。

    在編寫軟件時，應當注意的幾個細節問題，如：

    在讀RTC時間時，注意某些特殊時刻時間讀取方法。例如當前時間為10時15分59秒，如果當讀取了10時15分后再讀取秒時間則有可能發生錯誤，因為秒時間變為00秒，則讀取值為10時15分00秒。需要加入糾錯步驟；

    在本設計中，RTC的RAM中備份有流量計一些重要參數。當自檢時發現參數錯誤，則從RTC的RAM中重新下載入CPU，所以RTC數據要保證正確。必須采取一些特殊措施。例如同一組數據寫在兩個不同地址，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 結束語

    該電磁流量計就其基本功能而言，與同類電磁流量計沒有特殊之處。zui大不同是加入了實時時鐘電路，從而實現自動抄表和斷電計時功能。該項功能在實際使用過程中很受用戶好評，應該說具有較高的實用價值。