基于Energymicro公司的32位Cortex-M3內核的超低功耗微控制器EFM32與ACAM公司的高集成度TDC-GP21芯片推出的超聲波熱量表方案，能夠充分發揮EFM32的超低功耗與高運算能力的特點及GP21高精度的測量能力，它將成為超聲波熱量表方案中的最優之選。

　　主控及顯示部分

　　超聲波主控MCU采用EFM32TG840F32，它是基于ARM公司的32位Cortex-M3內核設計而來，對比于傳統的8位、16位單片機，它具有更高的運算和數據處理能力，更高的代碼密度，更低的功耗。實際數據顯示，EFM32TG840在執行 32位乘法運算僅需4個內核時鐘周期，32位除法運算僅需8個內核時鐘周期，而相應熱表上運用的16位單片機卻分別需要50和465個時鐘周期。而恰恰在時間數據轉換芯片TDC-GP21上采集得到的數據均是32位長度，因此在運算和熱量計算時均是32位的數據運算。

　　EFM32TG840 具有EM0-EM4共5種低功耗模式。在EM2的低功耗模式下，微控制器仍可實現RTC運行，LEUART、LETIMER及LESENSE的通信或控制功能，而功耗僅需900你A。而且它具有靈活的喚醒方式和自主工作的PRS系統，可以由外部I/O、I2C通信接口、LEUART通信信號等等方式喚醒。

　　EFM32TG840 集成了8×20段的LCD驅動器，滿足直接驅動超聲波熱量表液晶屏的需求，而功耗僅為550nA。EFM32TG840的LCD驅動器內部集成電壓升壓功能和對比度調節功能，可實現在芯片內部VCMP電壓比較器監控VDD電壓，分等級開啟LCD升壓及對比度調節，達到LCD的現象效果良好，即使系統電池隨著使用時間增加出現電壓跌落現象。

　　圖2 主控MCU及顯示電路

　　EFM32TG840的I/O可以設置為低功耗模式喚醒及GPIO中斷模式，因此外部操作按鈕可以在低功耗條件下實現交互控制動作。

　　TDC-GP21超聲波采集部分

　　TDC-GP21是德國ACAM公司在2011年11月底推出的新一代專門針對超聲波熱量表檢測計量所用的數字時間轉換器。TDC-GP21芯片采用QFN32封裝，除了具備TDC-GP2的功能外，還額外集成了超聲波熱量表所需要的信號處理模擬部分，例如模擬開關以及低噪聲斬波穩定（自動進行溫度電壓校正）模擬信號比較器。TDC-GP21溫度部分集成了施密特觸發器，可直接接上溫度傳感器和參考電阻，就可以進行高精度的測量，測量的性能遠遠超過熱量表所需的要求。7x32bit的EEPROM單元，可用于存儲熱量表整表的ID信息及配置寄存器信息。

　　TDC-GP21需要兩個供電電壓，分別是核心電壓VCC和I/O電壓Vio，在本方案中采用了ACAM推薦的兩個供電電壓使用相同的電壓源進行供電，并增加去耦雙通道濾波電路以達到降低系統噪聲的效果。其他部分電路例如換能器、PTC電阻的連接以及晶體的接法均采用原廠提供的官方參考電路進行搭建。在時鐘方面TDC-GP21將輸出32.768KHz時鐘，為EFM32TG840F32提供低頻時鐘，可節省主控MCU的低頻晶振。