基于EFM32的智能型低功耗热量表设计
Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
基于ＥＦＭ３２的智能型低功耗热量表设计
李忠虎，王洋
（内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头０１４０１０） ：｝：
摘要：以单片机为核心，设计了一种智能型低功耗热量表。介绍了热量表的流量和温度测量原
理与方法，利用软件编程提高了流量和温度测量精度。选用ＥＦＭ３２ＴＧ８４０Ｆ３２内置低功耗传感器接口
ＬＥＳＥＮＳＥ和ＬＣ传感器进行无磁流量测量，避免了由磁场引起的干扰；设计了一种恒流源测温方法，
提高了测温精度，从而提高了热量表整机的精度。该热量表支持红外抄表和Ｍ—Ｂｕｓ传输方式，可方便
地进行实时监测和数据采集，总体达到了降低功耗、节省能源的目的。
关键词：热量表；ＥＦＭ３２单片机；低功耗；温度测量；流量测量
中图分类号：ＴＰ２１１／２１７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４—７７２０（２０１３）０４—０００９—０３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｈｅａｔ ｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＣＵ ＥＦＭ３２
Ｌｉ Ｚｈｏｎｇｈｕ，Ｗａｎｇ Ｙａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｈｍｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｌｏｗ ｐｏ￣ｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｈｅａｔ ｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＥＦＭ３２ ＭＣＵ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆ】ＯＷ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｈｅａｔ ｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＣ ｆｌｏｗ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｏｕｒｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ＬＥＳＥＮＳＥ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ＭＣＵ ＥＦＭ３２ＴＧ８４０Ｆ３２ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｆｌｏｗ，ａｖｏｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｉｅｌｄ．Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ－ｃｕｌＴｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｍｅｔｈｏｄ—ｆｏｒ ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ ｎｌｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｒａｉｓｅｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ． Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｍｅｔｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｓｕｐｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｍｅｔｅｒ ｒｅａｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ
Ｍ－Ｂｕｓ，ＳＯ ｔｈａｔ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐ—
ｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔ ｍｅｔｅｒ；ＥＦＭ３２ＭＣＵ：ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ；ｎｌｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｌｏｗ
热量表是供热体系中按热量计量收费的关键仪表
和重要依据，其测量精度和工作稳定性等技术指标至关
重要。我国北方地区于２００３年开始进行供热体制改革，
２００６年开始推行热量表，２０１０年２月尉家颁布《关于进
一步推进供热计量改革意见》，要求按计划逐步实现按
热量计价收费…。基于此，研制开发低成本且符合国家
有关标准的热量表是大势所趋。本文主要针对现有热量
表，重点在低功耗和智能化两方面进行设计与改进，现
处于试验研究阶段。
１热量表结构及原理
热量表结构如图１所示。将一对温度传感器分别安
装在通过载热流体的进水管和回水管上，流量计安装在
进水管或回水管上，温度传感器给出表示温差的模拟信
号，流量计发出与流量成正比的脉冲信号，热量积算仪
采集来自３路传感器的信号，利用传热公式计算出热用
基金项目：内蒙占科技大学产学研合作培育基金（ＰＹ一２０１Ｉ１４） 《微型机与应用》２０１３年第３２卷第４期 ｌ热量表腺理图 户获得的热量［２１。 热量表一般采用焓差法计算热量，焓差法的传热公
式为：
ｆ ｔＩ ｆ ｔｌ Ｑ＝ ｑｎ ・ｄｔ Ｊ ｍ陬Ａｈ・ｄｔ （１）
式中：Ｑ为释放或吸收的热量，单位为Ｊ或Ｗ・ｈ；ｑ 为流
经热量表的水的质量流量，单位为ｋｇ／ｈ；ｑ 为流经热量
表的水的体积流量，单位为ｍ ／ｈ；ｐ为流经热量表的水
的密度，单位为ｋｇ／ｍ ；Ａｈ为对应于热交换系统入口和
欢迎网上投稿ＷＷＷ．ｐｃａｃｈｉｎａ．ｃｏｍ
９ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
出Ｅｌ温度的水的焓值差，单位为Ｊ／ｋｇ；ｔ为时间，单位为ｈ。
２热量表硬件系统设计
２．１温度信号检测 两只温度传感器用来测量进水和回水的温度。作为
热能表的温度传感器，目前常用的有铂电阻和热敏电阻
两种。与热敏电阻相比较，铂电阻具有测量精度高和阻
值漂移小等优点，因此本设计采用成对的ＰＴＩＯ００铂电
阻作温度传感器。该传感器在０～８５０％范围内的电阻值
与温度之间的关系可近似表示：
Ｒ ＝ ０（１＋Ａ０＋Ｂ０ ） （２） 式中：Ａ、Ｂ为常数，可由实验求得；０为温度，单位为ｏＣ；
Ｒ。、尺。分别为０℃与Ｏ￣Ｃ时的电阻值 ｌ。 图２是利用两个运放和精密电压基准设计的浮空
电流源，用来进行温度采样。整个电路的传递函数为：
＝Ｖｄ／ＲＩ
ｌ （３）
图２高精度恒流源测温电路
热量汁量需要采集进水和回水温度，单片机不能
时处理两路信号，需要加入一个模拟开关来切换两路温
度信号，１／ 可使用ＴＩＡ３１产生２．５ Ｖ参考电压 Ｊ．．
２．２流量信号检测
２．２．１流量测量原理 本设计采用无磁智能流量传感技术，即流量传感器
中不含任何磁性元器件，流量计中只有叶轮部分，而没 有齿轮组，完全消除了铁锈水对表的影响，而且不受任
何外界磁场的干扰。叶轮上有一个特殊的半金属片，在
转盘的上面成９０。角放置两个电感线圈，通过一种ＬＣ振
荡阻尼电路，以非接触的方式探测到叶轮上的无磁金属
片的转动情况，然后直接向积算器输出而省去了齿轮组
部分。这样既减少了表体内容易损坏的机械传动部分， 同时大大降低了功耗，通过这两个谐振电路就可以测量
转盘的转向和转速。测量原理如图３所示。 ＥＦＭ３２ＴＧ８４０Ｆ３２的ＬＥＳＥＮＳＥ模块给传感器提供激
励信号。电感￡就会产生阻尼振荡，阻尼系数取决于电
感线圈和转盘的相对位置。当传感器在经过有金属的位
置时，ＬＣ阻尼振荡的振幅衰减速度快，如图４（ａ）所示；
相反，在经过非金属部分时，ＬＣ阻尼振荡振幅衰减的速
度就慢，如图４（ｂ）所示。ＭＣＵ检测信号衰减，就可以判 １ ０ 网３旋转检测原理罔
－¨ ｊ Ｉ 一 一 一 ＾ ：
｝
ｌ
ｎ 分
８＾ ＼ｌ
ｊ ｌ
— ｎ ｒ
（ａ）传感器经过金属位置时 （ｂ）传感器经过非金属位置时
图４振荡波形图
断电感的状态，从而测量出流速和旋转方向。
２．２．２流量检测模块 ＬＥＳＥＮＳＥ是一个片上外设有控制能力的模块，用于
在很少或没有ＣＰＵ干预的情况下监测不同的传感器。
ＬＥＳＥＮＳＥ采用模拟比较器、ＡＣＭＰ来测量传感器的信
号。ＬＥＳＥＮＳＥ也能控制ＤＡＣ产生精确的参考电压．．
一个整体的ＬＥＳＥＮＳＥ由序列发生器、计数器、比较
模块、解码器、ＲＡＭ模块（用于配置和存储结果）组成。序
列发生器处理其他外设问的相互作用以及传感器测量
时间。在与一个阈值比较之前，汁数器和比较模块用来
测量来自ＡＣＭＰ输出的脉冲。为ｒ自主分析传感器的结 果，ＬＥＳＥＮＳＥ的解码器定义了多达ｌ６个状态的有限状
态机，并且在状态转换｝＝进行可编程的行为。这使得解
码器实施了广泛的解码方案，比如 交解码。ＲＡＭ模块 用于配置和储存测试结果。这就使得ＬＥＳＥＮＳＥ在收集
传感器数据时有一个相 大的结果缓冲区使能 片长
时间保持在一个低能量模式。值得注意的是，在检测传
感器信号时，ＬＦＡＣＩ Ｋ—ＬＥＳＥＮＳＥ不应超过５０ ｋＨｚ。
２．２．３信号处理 随着叶轮转动，两个传感器信号不断变化。假设两
个传感器分别连接ＬＥＳＥＮＳＥ的ＣＨ一６和ＣＨ一１２，如图５
所示，得出传感器变化规律。脉冲计数器被用来计算转 速并探测旋转方向的变化，利用软件没定每个状态对应 的流量变化为１个单位，可实现流量转换。
２．３积算仪硬件电路 积算仪是热量表的核心部分，主要完成数据采集、
处理、存储、显示、远程通信及电池电 监控（电池电压 不足时发出警报）等功能。智能化热量表积算仪以
ＥＦＭ３２ＴＧ８４０单片机为核心，其系统框图如图６所示。
《微型机与应用》２０１３年
第３２卷第４期 Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
图５两个ＬＣ传感器的变化 为１５０ ｎＡ，且支持ＬＥＵＡＲＴ接口通信唤醒，适合于热表
通信总线中的低功耗应用。热表系统中的温度检测ＡＤＣ
模块在ｌ２ ｂｉｔ、１ ＭＳ／ｓ的速率下功耗低至３５０ ｔｘＡ。驱动液
晶屏显示的ＬＣＤ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ能够在低功耗模式下保持显
示８×３６段的驱动功耗也只需０．５５ ｔｘＡ。可见，ＥＦＭ３２的
低功耗外设功能模块非常适合于热表方案的设计应用。
３热量表软件系统设计
热量表终端程序主要包括主程序、中断服务子程序
和功能子程序。系统在上电初始化后进人低功耗模式，
并且由外部中断或者定时器唤醒，这样才能降低系统的
功耗。软件系统流程图如图７所示。
匿Ｉ ６系统框冈
超低功耗单片机ＥＦＭ３２Ｉ’（ ８４０作为无磁热量表的微
处理器，基表经水流冲击使得叶轮转动，ＥＦＭ３２主要依
靠检测ＬＥＳＥＮＳＥ外接的ＬＣ振荡电路的阻尼振荡波形
变化来判断外部电感量的变化，从而得到旋转叶轮的转 动情况，无需外扩其他传感器芯片。同时，ＥＦＭ３２片上带
有１２ ｂｉｔ ＡＤＣ，无需外扩ＡＤＣ芯片即可与ＰＴ１０００铂电阻
结合来实现高精度温度检测功能．．其片上集成的ＬＣＤ
控制器可实现热表液晶显示屏的驱动，用于人机交互界
面。模拟ＥＥＰＲＯＭ则是负责单片机掉电后的重要数据恢
复功能。此外，ＥＦＭ３２片内带有Ｒ１、Ｃ功能模块．可用于
时问记录。热表的通信接口［１『通过ＥＦＭ３２的两路ＵＡＲＴ
扩展为红外通信接口及Ｍ—Ｂｕｓ／ＲＳ一４８５总线通信接口
ＥＦ、Ｍ３２的工作电压范围为１．８Ｖ～３．８Ｖ，因此能够在３．６
Ｖ锂电池直接供电的情况下工作，并且能够兼容锂电池
的浮动电压范阿，使得系统的 靠性和稳定性大大提高：
基于stm32的三相智能电能表计量的研究
基于stm32的三相智能电能表计量的研究
摘 要：本文着重描述三相电能表原理说明。本课题研制的电能表主要采用高性能低功耗微处理器STM32
F103VC6和高精度电能测量芯片ATT7022E为数据采集核心。通过双边比电流互感器对电流信号采样，并经微控制器对电网功率实时检测和处理来实现功率分段计量，通过对计量原理的充分分析和研究，设计出计量硬件电路和软件流程。
关键词：三相电能表；高性能低功耗微处理器STM32
F103VC6；高精度电能测量芯片ATT7022E
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.23.109
0 引言
随着电力和电子行业的蓬勃发展，电力公司对电能表要求越来越高，电能表作为用户和电力公司的交易平台，作用至关重要。对电能表一般要求是既要保证计量精度，同时又必须能长时间稳定可靠运行。随着我国经济发展，作为计量终端的电能表受到了越来越多的关注，为了满足各方面的需求，电能表软件设计朝着多费率、精确计量、智能化和网络化、大数据物联网方向发展。
1 三相感应式电表原理
三相有功电能表用来测量三相交流电路中电源输出（或负载消耗）的电能。由于测量电路接线方式不同，三相有功电能表又分三相三线制和三相四线制两种。
（1）三相三线有功电能表（三相三线两元件电能表）三相三线有功电能表适用于对三相三线对称或不对称负载作有功电能的计量，可将这种电能表看成是两只单相电能表的组合，其原理结构如图所示。它具有两组电流、电压线圈（即两组驱动元件），两个同轴转动的铝盘，两只制动磁铁，一套计度器。铁芯采用分离形式。电压元仵为半封闭插片结构，性能较稳定，减小了摩擦力矩，有利于提高电能表的灵敏度，三相三线直人式电能表的读数直接反映了三相负载所消耗的电能。
有的三相三线有功电能表（如DT2型三相有功电能表），将两组元件共同作用在一个铝盘上，其特点是减小了电能表的体积，但两组元件间的涡流和磁通相互干扰，比两个铝盘的电能表产生的误差大。三相三线有功电能表的工作原理与单相有功电能表的工作原理基本上相同，三相有功电能表由电流、电压元件产生一移进磁场，同时与制动力矩相互作用，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的。
基于stm32智能手表设计开题报告
基于stm32智能手表设计开题报告
基于STM32智能手表设计开题报告
介绍
• 在此报告中，将提出基于STM32智能手表的设计开题方案。
• 该设计旨在开发一款具有智能功能的手表。
设计目标
主要目标
• 开发一款功能强大的智能手表，能够满足用户的日常需求。
具体目标
1. 时钟功能
– 提供标准的时钟功能，包括时间、日期显示功能等。
2. 手机连接
– 实现与智能手机的无线连接，可以接收手机通知、短信等。
3. 健康监测
– 设计健康传感器，用于监测心率、血压等关键指标。
4. 运动追踪 – 集成加速度传感器和陀螺仪，实现运动追踪和计步功能。
5. 应用程序支持
– 提供应用程序支持，如计算器、日历、闹钟等功能。
设计方案
硬件平台
• 使用STM32微控制器作为核心处理器，具有强大的计算能力和低功耗特性。
操作系统
• 在STM32上使用RTOS（Real-Time Operating System）操作系统，提供稳定和实时的运行环境。
通信模块
• 集成Wi-Fi和蓝牙模块，实现与智能手机的连接和数据传输。
传感器
• 集成心率传感器、加速度传感器、陀螺仪等，用于健康监测和运动追踪功能。
显示屏和用户界面
• 使用高分辨率彩色显示屏，提供清晰的图像和友好的用户界面。 电源管理
• 设计高效的电源管理模块，以延长电池使用寿命。
预期结果
• 通过完成该设计，预期实现一款功能强大的智能手表，具备优秀的用户体验和可靠的性能。
时间计划
1. 硬件设计和选型 - 第1个月
2. 软件开发和测试 - 第2-4个月
3. 原型制作和测试 - 第5-6个月
4. 最终产品制作 - 第7-8个月
风险评估
• 在设计过程中，可能会面临一些挑战和风险。以下是一些可能的风险：
1. 技术难题 - 可能会遇到硬件和软件方面的技术问题，需要充分调研和解决。
2. 时间延迟 - 不可预见的因素可能导致项目进度延迟，请合理评估和安排时间。
电气工程系毕业设计---基于单片机的低功耗智能IC卡电表设计
0
基于单片机的低功耗智能IC卡电表设计
1低功耗智能IC卡电表
1
2012.3
目 录
第一章 序言 .................................................................................. 错误！未定义书签。
第二章 课题的目的 ...................................................................... 错误！未定义书签。
第三章 电表的发展及IC卡的介绍 ............................................ 错误！未定义书签。
3.1电表概述 .............................................................................. 错误！未定义书签。
3.2电能表在我国的发展情况 .................................................. 错误！未定义书签。
3.3我国电能表收费和管理现状 .............................................. 错误！未定义书签。
3.4 IC卡技术 ............................................................................ 错误！未定义书签。
第四章 智能IC卡电表的硬件组成 ............................................ 错误！未定义书签。
4.1 IC卡电能表的工作原理 .................................................... 错误！未定义书签。
基于STM32的通用智能仪表设计及实现
信息技术
1系统设计STM32微型处理器用的是Cortex-M3内核，外面的接口非常多，主频高达72MHz，它是一种能远程控制的仪器，CAN能被广泛应用到很多行业，优点很多。如功能强大、可靠性高、技术先进且成本合理等。CAN总线可以支持多主，通信率高达1Mbit/s(间离小于20m),用这种方式来布置线路，方便性和可靠性大幅度增强。下图就是智能仪表的设计图。
2关键硬件设计STM32可以用在很多设备上，可以根据用途，选择合适的科学的硬件要求。这种系统还有一个强大的功能是能裁剪，我们可以按照需求对硬件进行调整，找出适合我们，经济实惠的进行使用。2.1核心处理器核心处理器使用STM32F103VC，内核是功能强大的32位RISC，工作频率为72MHz，内部安装高速的存储器，能够增强I/O的端口并能连接到两条APB的总线；有三个十二位的ADC，能够提供十五种采样通道或者多种模式；DMA控制器的通道很多，高达十二个，能持的外设种类更多；还包括四个十六位的定时器与两个PWM定时器；通信标准接口很多，工业领域非常适合；带4个片选的灵活的静态存储器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封装，提供80个GPIO；除了模拟输入I/O，其他管脚可以承受5V信号输入；供电范围非常宽，两伏到三点六伏之间，还有能编程的电压检测器，让整个系统的工作更稳定，抗干扰能力更强，把温度传感器与内部ADC直接相连，能更简便的监测器件周围的环境；最适合的温度是四十到一百零五摄氏度，达到工业生产中的应用需求。2.2抗干扰设计内部建设也重要。每种电路里面含有两种类型的信号，一类是模拟信号，另一类是数字信号。两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是噪音很大，它就成了模拟信号的主要噪声源，因此要重视两种信号的隔离与去耦。用5V电源输入，要在输入端加入相应的去耦电容。STM32有各种各样的规格，差别很大，VDD/VSS可以分为两种，一是多组管脚，二是一组管脚。它的内部的所有VDD和所有的VSS是相互连接起来的，但在芯片的外部还是要连接起来。原因是导线太细，仅仅把内部的线路连接，负载能力会远远降低，抗干扰能力也大不如以前，要是漏接，会损坏线路和降低抗干扰能力。2.3键盘设计键盘的电路应该使用独立的，这样可以大大提升CPU的工作效率。中断CPU查看管脚，然后读取键盘的数据。CH451是键盘的一个控制芯片，在控制芯片中安装一个RC的振荡电路，这样8伊8的扫描就能在键盘上实现，数据交换是用串联接口和单片机进行交换的，上电复位与看门狗就能被监控。键盘要是出现中断，这时低电平就会输出。CH451有四线的高速串联接口和四个信号线。键盘启用扫描，DOUT会作为数据输出，它是默认的高电平。可以提供串行类数据的DIN，一在高电平，零在低电平，输入顺序是先低位后高位。还有，当CH451的上电恢复原位后，要在串行输入前，先把低电平脉冲输出，这样就能通知CH451去使能四线的串行接口。串行数据用LOAD加载，CH451在其上升沿加载移位寄存器的12位数据，作为操作命令分析并处理，也就是说，LOAD的上升沿是串行数据帧完成的标志。这时移位寄存器的数据不管是多少，都会作为操作命令的。当没有按键按下时，SIG0耀SIG7都被下拉电阻拉到低电平；当有按键按下时，按键对应的SIG管脚输入高电平。要是两次检测时按下的是同一个键，DOUT就会输出实行键盘中断。CH451能提供七位的按键代码，二至零位是扫描列的，五至三位是扫描行的，六表示键盘状态，如果按下就是一，表示释放是零。下图就是键盘工作原理设计图。
一种低能耗表面肌电信号采集系统设计
一种低能耗表面肌电信号采集系统设计
刘智丰;黄敏;肖仲喆
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】2022(45)3
【摘 要】完成了一种低能耗表面肌电信号采集系统的设计。人体手臂处的表面肌电信号通过银质贴片电极进入检测电路,经过信号放大和滤波电路后,被主控芯片EFM32TG840F32内置模拟数字转换器采集。主控芯片利用其低能耗定时器(LETIMER)和低能耗通用异步收发器(LEUART),在9600波特率下每秒发送20组肌电值数据至CC2541低功耗蓝牙模块。低功耗蓝牙模块在透传模式中,将肌电值传输至上位机,从而实现表面肌电图的显示。通过不同工作模式的转换,即在不使用时设置为停止模式EM4,在运行模式EM1进行ADC采样转换,在深度睡眠模式EM2进行数据传输,采集系统的最高功耗仅为46 mW,使之可广泛应用于健康监测等领域。
【总页数】7页(P580-586)
【作 者】刘智丰;黄敏;肖仲喆
【作者单位】苏州大学光电科学与工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】R337.5
【相关文献】 1.表面肌电信号采集系统设计2.基于STM32微处理器的表面肌电信号无线采集与处理系统设计3.表面肌电信号前端处理电路与采集系统设计4.基于LABVIEW的表面肌电信号采集系统设计5.无线多通道表面肌电信号采集系统设计
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stm32 低功耗设计
stm32 低功耗设计
最近使用STM32进行了一个低功耗应用设计,做一个小总结:
1、SLEEP 模式：很容易实现，可以由中断唤醒，但省电较少。这时候要配合时钟的关闭来节电：不需要用到的外设关闭时钟，要用到时才打开。例如USART：要发送数据前，把USART的时钟使能，数据包发送完成后，立即关闭时钟。
2、STOP 模式：需要外部中断唤醒。RTC报警唤醒给该模式带来了更加灵活的应用。但应用中有一个问题需要注意：在ADC数据采样的应用场合。如果使用STOP模式，假设采样率为200HZ，5毫秒唤醒一次启动ADC 采样，通过测试STOP唤醒的周期并不是很固定（可能是唤醒后需要恢复时钟设置，唤醒后自动使用内部的HSI时钟做为系统时钟），造成采样周期不是很固定，对滤波不利，例如工频陷波。
以上一点总结，希望对大家有用。
低功耗设计参考在ST官方提供的AN2821 Clock/calendar functionality features应用笔记中关于控制器从Stop mode和Standby mode唤醒后的状态记录。官方原文： Stop mode： After the
microcontroller has exited the Stop mode, the basic reset and clock control circuitry (RCC)has to
be reconfigured and access to the backup domain has to be re-enabled. Standby mode： The
Standby mode is the lowest power consumption mode. After the microcontroller wakes up from
the Standby mode, program execution restarts in the same way as after a system/power reset. 译文： Stop mode：当控制器从Stop mode中唤醒后，RCC必须重新配置并且需要再次使能对备份区的访问。 Standby mode：当控制器从Standby mode中唤醒后，控制器将被复位，程序也将从复位后的地址开始执行。
STM32STM32的低功耗设计YunFeiRoboticsLaboratory云飞机器人实验室
STM32STM32的低功耗设计YunFeiRoboticsLaboratory云飞机器人实验室
STM32 | STM32的低功耗设计
Posted by automatic.dai on March 8, 2013 Leave a comment
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在谈到低功耗处理器时，我们第一个想到的总是MSP430，但其实STM32也能拥有不错的低功耗特性。通过合理的进行软件设置，STM32在工作时的功耗可以降至数十mA，而待机功耗可以降到数uA。总的来说，降低STM32功耗的方法主要有以下三种：
1. 关闭不需要的外设时钟
STM32的所有外设都可以独立开启和关断，通过将不需要的AHB/APB的时钟关闭，可以起到降低总待机功耗的作用。各个模块的典型功耗如下所示：
Figure 1. APB1外设的典型功耗 Figure 2. APB2外设的典型功耗
2. 降低主时钟的工作频率
对数字电路而言，功耗是与主频呈正比的。在进行一般任务时主动降低功耗，在需要高性能运算时再恢复到一般频率，通过这种方法可以显著降低设备运行期间的平均功耗，这也是目前很多电脑和手机的功耗优化方案之一。 Figure 3. CPU主频-功耗-温度的关系
3. 进入休眠模式
当设备不需要运行时，可将CPU切换至休眠状态。STM32共有三种休眠状态，如下：
Figure 4. STM32的休眠模式
这三种模式下的典型功耗如下： Figure 5. Sleep模式下的典型功耗 Figure 6. Stop和Standby模式下的典型功耗
可见Standby模式功耗最低，在数个uA；其次是Stop模式，为数十uA；而Sleep模式的功耗最大，是其余两种模式的100倍。那么既然Standby功耗最低，那么另外两种模式的意义又是什么呢？首先，这三种模式下的唤醒时间各不相同：
Figure 7. 不同休眠模式下的启动时间
基于STM32低功耗远传水表的硬件设计
1引言
一直以来，水务公司对水表用户抄表都是采用
传统的人工抄表的方式，这种抄表方式人为误差严
重，漏抄，估抄，冒抄现象时有发生，不仅费时费力，
而且不能及时准确更新用户的用水情况[1-2]。为解决
人工抄表困难和及时掌握用水信息等类似问题，近
年来出现了多种智能远传水表，大体上分为脉冲式
与直读式。由于脉冲式水表会因为电池断电与线路
中断等情况产生数据错误。而大多数直读式水表采
用绝对编码数据采集技术。绝对编码数据采集技术
采用了光电等物理方式，通过一种专门的传感器和
特殊的编码计算方法进行位置编码。该水表较为直观且平时不需供电，只在读取数据的时刻上电，数据
不会因断电而清零，但是其编码器结构、信号处理和
识别方式比较复杂，要求的制造工艺和制造成本普
遍相对较高[3-5]。设计采用摄像式的直读式水表[6]，只
需设计图像采集模块采集水表图像数据，经过简单
的图像识别算法就可以提取水表示数，不仅克服了
脉冲式水表需持续供电的困难而且结构简单容易实
现。目前我国大部分地区仍然采用人工抄表的方式，
而且现有的智能水表价格都普遍较高，根据中国智
能水表网的数据显示普通智能水表价格一般在250
元左右，并且对存量机械水表进行改造需要停水和
改变管道，所以不适合智能水表的大面积推广。为了
降低智能水表的成本，使其能够被广泛的推广应用，基于STM32低功耗远传水表的硬件设计*
吴建斌，成亚
（华中师范大学物理科学与技术学院，武汉430000）
摘要:为推动智能远传水表的普及，使用意法半导体公司的STM32F030CCT6超低功耗微控制器，选用低功耗器件，利用开关电路实现各模块逐步唤醒和断电的工作机制，设计了一款低功耗、低成本的直读式远传水表，解决了目前市场上智能水表价格普遍较高的难题。设计可实现在不停水和不改变供水管道的前提下对现有的存量机械水表的智能化改造。简述了智能水表总体硬件框图、系统工作流程以及主要模块功能。对设计的智能远传水表进行测试和结果分析，证明该智能水表具有低功耗、低成本等特点，达到了预期的设计目标。关键词：智能远传水表；低功耗低成本；开关电路；逐步唤醒DOI：10.3969/j.issn.1002-2279.2018.01.006
基于低功耗民用热量表的设计
ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡ ｒｌＯＮ
基于低功耗民用热量表的设计
武刚 周浚哲 （沈阳理工大学信息科学与工程学院 辽宁沈阳 １１ ００ １ ６） 动力与电气工程
摘．要：针对． 民分户供暖特点。采用ＭＳＰ４ ３ ０单片机为主要控制棱心的热量表，实现低功耗设计。本文对系统软硬件结构，测量精度 夏系统的工作原理进行了研究。 关键词：单片机 热量表 低功耗 中图分类号：ＴＨ１２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—３７９１（２ｏｏ８）１ｌ（ｂ）一０１０４—０２
在我国北方供暖大部分还采用集中供
暖的方式，不仅造成资源浪费还存在很多
弊端。有关部门在多次发布关于热量表开
发及分户供暖的基础上，于２００６年７月，八
部委专门针对热计量改革的《关于推进供
热量收费的实施意见》再次强调了供热量
收费的重要性。
按用户实际使用热量收费更加合理。
热量表的设计正式解决从集中供暖到真正
按户计量的设备。本文将对基于ＭＳＰ４３０
单片机的热量表设计方案进行研究，主要
解决系统本身功耗的节约。
１热量表的原理及结构
１．１计量原理
热量表的测量原理是根据流量传感器
测得水管内的热水流量值和温度传感器测
得供、回水温度差值，根据公式
Ｉ ｌ Ｏ：ｌ ｇ Ａｈｄｔ＝Ｉ，、ｐ吼Ａｈｄｔ
计算出用户用掉的热量，再乘以统一
制定的价格来收取费用。其中：
Ｑ为供暖用户用掉的热量，Ｊ；
激度采集电 各
流聚脉冲计 虢电路 为流经热量表的水的质量流量，ｋｇ／ｈ；
吼为流经热量表的水的体积流量，ｍ３／ｈ；
仃为流经热量表的水的密度，ｋｇ／ｍ￣；
Ａｈ为供热用户的入、出口水的焓值
差，Ｊ／ｋｇ；
ｆ为时间，ｈ。
其中温度传感器和热量传感器的接入
如图ｌ所示。
１．２硬件结构
以ＭＳＰ４３０单片机为主要核心部件的
系统结构图如图２所示。其主要完成供回
水温度的测量、流量的测量、使用热量显
示、串行口通信、自动报警、关闭阀门等
主要功能。
一种基于EFM32LGF330F256的无线LoRa仪表设计方案
７４ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ技术纵横
文献标识码：Ｂ文章编号：１００３—０４９２（２０１８）０１—００７６—０３中图分类号：ＴＰ２１７ 一种基于ＥＦＭ３ ２ＬＧＦ３ ３ ＯＦ２ ５ ６
的无线ＬｏＲａ仪表设计方案
Ａ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬｏＲａ Ｍｅｔｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＥＦＭ３２ＬＧＦ３３０Ｆ２５６ ★唐杰，刘星，宋林章，朱润平（北京中油 高飞信息技术有限责任公司，北京１０２２００） 摘要：本方案介绍一种基于无线ＬｏＲａ￣２术ＡｇｆＥ￣本、低功耗的无线仪 表实现方案。该方案设计充分利用硬件设计资源，实现了压力、温度的 高精度采集及无线传输，可广泛应用在生产过程中各种液体和气体的介 质压力、温度测量。在液晶屏上进行实时显示的同时，该方案将测量值 通过Ｌ０Ｒａ技术上传至网关，从而实现对系统的远程实时监测。 关键词：仪表；无线；Ｌｏｒａ；低功耗 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ａ ｌｏｗ—ｃｏｓｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｉｍｐｌｅｍｅｒ］ｔａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬｏＲａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．１ ｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｍａｋｅｓ ｆｕｌｌ Ｕｓｅ ｏｆ ｈａ ｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉ＃ｎ ｒｅｓｏｕ ｒｃｅｓ ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ａｃｑＵｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｌ ｈｅ ｐｒｏＪｅｃｔ ｃａｎ ｂｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕ ｒｅ ｍｅａｓｕｒｅ１］ｌｅｌｑｔ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｔ，ｃｔｉｏ１］ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｒｅｇａｒｄｌｅｓｓ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｒ］ｄ ｇａｓｓｅｓ ｍｅｄｉｕ１－１４ Ｗｈｅｎ ｂｅｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｎ ＬＣＤ ｓｃｒｅｅｎ ｔｔｑ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｍｅａｓＬｉ１ ｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｕｐｌｏａｄｅｄ ｔｏ ｔｌｎｅ ｇａｔｅｗａｙ ｖｉａ ＬｏＲａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｓ ａ ｒｅｓｔｌｉｔ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａ ｒ］ｂｅ ｒｅｍｏｔｅ—ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓ；ＬｏＲａ；Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ