1、硬件设计框架超声波热量表硬件设计框架如图2所示。从整个组成部分来看，起着关键作用的模块除了主控芯片和测量模块之外，还要有通信模块和显示模块等辅助模块。为了切实提高热量表的性能，实现低耗能、高精度的最终目标，在主控芯片和计时芯片的选择上，分别选用了超低耗能单片机STM32L152和TDC-GP22，其他辅助配件的选择也遵循了低耗能、高精度的原则，非常符合设计需求。
2、流量测量及温度测量电路流量测量与温度测量均是通过时差法来间接实现的，因此在设计发射电路和接收电路时，对时间方面十分重视。在发射电路的设计上，为了提高超声波热量表的电流驱动能力，设计人员选用了脉冲发生器来制造激励脉冲，并将脉冲发生器的两个输出口分别连接驱动顺流和逆流超声波换能器，进而产生电流驱动能力。在设计接收电路时，考虑到传播过程中会受到密度、温度、流动等多方面因素的影响，使超声波信号呈现出较大程度衰减。在这种情况下，想要增强接收信号幅值，顺利完成传播任务，可以利用OPA835将信号放大。该芯片的增益带宽为30MHz，满足1MHz超声波换能器的频率响应要求。OPA835和TS5A3160在低功耗状态下的静态电流分别为0.5μA和0.1μA，可以保证整机的低功耗性能。
3、通信模块电路在超声波热量表中设计通信模块电路，主要是为了满足人工红外抄表的需求。在通信模块电路的设计方面，为了保证性能达到需求，设计人员在选择构件时，选择了ARM单片机内部定时器、红外发射二极管以及红外接收芯片HS0038来实现38kHz载波通信。就此模块实际运行情况来看，当芯片处于停止工作状态的情况下，其自身的静态电流为300μA左右。与其他模块相比，通信模块电路所消耗的功能要大得多。为了最大程度降低耗能，在设计上，设计人员加设了一个模拟开关，主要功能是在设备待机过程中切断电源，降低耗能。实践证明，采用这种设计方法后，芯片的电流为0.5μA，大幅度降低了功耗。
4、超声波热量表的软件设计热量表的软件设计部分需要实现的功能有数据通信、液晶显示、按键处理以及流量、温度和热量的测量计算。软件设计与硬件设计二者之间相辅相成，共同实现超声波热量表精度的提升。在软件设计时需要注意，热交换系统本身具有较好的稳定性，所以在具体设计和应用过程中，只需要每隔5s对其进行检测即可，而且每次测量后系统都会自动转为低耗能模式。在该模式下，仅RTC和LCD正常工作，其余外设处于低功耗状态。CPU在大部分时间里都处于低功耗状态，功耗也随之大大下降，使超声波热量表满足了成本低、功耗低、使用寿命长的要求。与此同时，通过硬件与软件之间的相互配合，测量精度也会实现大幅度提升，进一步提高了超声波热量表的应用价值。