基于CC1110的无线热能表低功耗设计方法与实现

　　0 引 言

　　当今，我国北方大部分的居民采暖一般按住宅面积而不是按实际使用热量来计量收费，从而导致了用户节约能源的意识较差，造成了大量能源的浪费。另外，传统的人工入户抄表也造成了诸多人力、物力的浪费。无线热能表一般安装在供暖回路上，在安装的前端还要加入截止阀并且在进出口处装有感应探头。安装地点也多在用户家中，因此拆修非常不便。热能表一般工作六年左右才检修一次，因此无线热能表的低功耗设计就显得尤为重要，热能表低功耗的设计综合了软硬件两方面的技术。本文重点介绍了一种无线热能表低功耗的软件设计方法，详细阐述了其设计思路和工作原理，并对其进行了低功耗测试。

　　1 低功耗无线热能表设计

　　1.1 硬件设计

　　本系统以无线射频通信模块CC1110 为核心，主要包括热能表内置单片机电路，CC1110 无线收发模块、LCD 显示、超声波流量传感器、温度传感器、故障检测和电源管理电路等。单片机记录终端状态和数据并检测异常情况，然后通过串口传送到无线射频模块并转发到中继器，热能表绝大部分时间处于休眠状态，等待外部中断的唤醒。热能表系统框图如图1 所示。

　　1.2 软件设计

　　为了降低热能表的功耗，只靠硬件设计是不够的，还必须有相应的软件配合。热能表根据实际使用需求，每隔周期T 从休眠模式中醒来，采集一次热能数据，并缓存在数据缓冲区中。接着热能表内的单片机通过一个I/O 管脚向无线射频模块CC1110 发送一个下降沿信号，用来触发CC1110 的外部中断。该下降沿信号会持续20ms，在此期间CC1110可通过串口读取热量表采集的数据。模块CC1110收到外部中断信号后，会从深度休眠模式(P M 3 )中醒来，然后无线射频模块通过串口向热能表发送一个数据帧读取请求，热能表响应该请求并将采集到的热能数据传到无线射频模块CC1110上。最终无线模块CC1110将收到的数据通过无线射频模块发送到中继器。发送完一次数据后无线射频模块再一次进入休眠模式，等待下一次的外部中断唤醒。整个工作流程如图2 所示。

　　2 低功耗无线热能表的软件实现

　　热能表系统软件主要由主程序、中断服务程序和一系列子程序组成。主程序主要包括热能表的初始化和等待中断的程序，完成的是使系统由低功耗休眠模式转化到正常工作模式，中断服务程序是系统软件设计的核心。为了降低功耗热能表数据发送是在中断服务子程序中所完成的。函数功能：使系统进入sel 指定的电源模式下，这里的sel 只能是0～3 之间的数，程序只能在CPU 全速运行时执行，也就是说函数中能使系统从全速运行进入PM0～PM3，而不可以从PM0～PM3进入全速运行，只有通过外部中断才可以使系统从休眠模式下醒来工作。下面仅给出电源工作模式选取的简单函数。