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《节水型数字热表的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、节水型数字式热表的单片机设计一、课题简介城市供暖是基础设施,居民正常过冬的供暖问题关乎百姓生活。按供热面积收费,不利于节能,易造成资源的浪费;安装热量表及调节设备,并实施按表计量收费的工作己经成为当前供暖行业的关注热点。热量表是用于对集中供热系统中的热量分户进行计量的仪表,主要由进水和回水温度传感器、积分器、流量计等部分构成。该表安装在用户的进水和出水管上。热量表根据测量到的热水进出温度差、水流量以及供热时间,计算出采暖设备散发的热量值,并将其显示出来。随着集中采暖按热量计费的相应技术的发展,整
2、个采暖热量计费装置向小型化、计算机化发展。本文所设计的热量表,不但实现了基本的热量计量,同时,还利用出水和进水的流量监控(若流量不平衡,单片机系统将发出报警信号),通过电磁阀对热水流量以及对用户违章用热水或用户房间漏水等进行控制。具体的总体原理图如下：图1、热量表原理图二、方案论证方案一：方案一框图如下，集入口和出口的温度采集和流量采集（相当于四个采集模块）于一个单片机，其中还连接了电磁阀驱动模块，LCD显示模块，电路模块以及报警部分。图2、方案一原理框图方案一的优点在于集所有功能于一片单片机，
3、硬件较简单易于理解，成本也较低，但这样设计的缺点在于单片机中断资源非常拮据并且I/O资源几乎全总被占用，给编程带来很大难度，并且还涉及到一个中断不够用的问题，虽然可以通过其他方法解决，但是显然增加了其复杂度，这是其缺点。9方案二：方案二框图如下。图3、方案二原理框图方案二与方案一的区别在于把入口的温度和流量采集模块和出口的这两个模块分开，减轻了单个硬件的负担，中断不够用的问题也得以解决，但是必须得加入上位机作为主机，其他两个从机专门负责从温度以及流量采集模块采集数据，再把数据通过多机通信传输给主
4、机，让主机处理，并根据处理结果来控制LCD的显示和电磁阀的关闭以及报警器，这样设计的缺点是利用的硬件较多，成本较高，但给编程减轻了负担，出于可实现性考虑本文选择方案二。三、硬件的设计和说明1、温度采集模块任务书中要求用Pt100热电阻作为温度传感器，在这里温度采集电路采用了Pt100的三线制接法，热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其连接导线(从热电阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部分,这部分电阻是未知的且随环境温度变化,易造成测量误差。为了消除连接导线电阻引起的测量误差,热电阻采用三线制接法,即将其中
5、的一根导线接到电桥电源端,其余两根分别接到热电阻所在桥臂及与其相邻的桥臂上,从而消除了导线的测量误差。温度采集电路下图所示。图4、温度采集电路2、A/D转换模块考虑到温度采集模块产生的电压信号经放大后的电压范围，本文采用A/D转换芯片ADC0809，ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。下图为其内部逻辑结构，它由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
6、多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。9图5、ADC0809引脚结构ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换
7、）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。图6、管脚结构图工作原理：9ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE
8、＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。硬件接线图：说明：从温度传感器出来并放大的电压信号接在ADC0809的模拟输入端IN0端，控制端口ST、OE、EOC端分别接在P1口的P1.0、P1.1、P1.2，数字输出端的八位接在P0口，由频率产生器Sun7474供给0809一个500Hz的时钟信号
