暖氣控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文.doc

目錄1引言.12總體設計方案.12.1設計思路.12.2設計框圖.23溫度數據采集系統(tǒng).23.1數字溫度傳感器.23.2SWC接口電路.33.3單片機與SWC的連接電路.44流量數據采集系統(tǒng).44.1電磁流量計.54.1.1工作原理.54.1.2測量原理.54.2單片機與流量計的接口電路.65人數統(tǒng)計系統(tǒng).75.1鍵盤布局.75.2鍵盤接口電路.76溫度控制系統(tǒng).86.1鍵盤控制模塊.86.2LED顯示模塊.86.2.1LED及控制芯片簡介.86.2.2LED顯示系統(tǒng)硬件電路.96.3溫度調節(jié)模塊.106.3.1流量控制器.106.3.2PWM驅動電路.116.3.3比例電磁閥.117多個單片機串口通信.127.1波特率選擇.127.289C51的串行口.137.3硬件連接電路圖.148軟件部分設計.148.11號子機軟件流程.158.22號子機軟件流程.168.3主單片機軟件流程.17結束語.19致謝.20參考文獻.21附圖總電路圖.2211引言在北方的城市生活中，暖氣一直是冬天不可少的生活必需品，隨著現代化建設的進行，陳舊的暖氣管道以及，古老的供暖模式顯得與現代化的氣息有些格格不入。當然，要想完全改變這種供暖模式，所需要的資金量是龐大的，我們不得不考慮一種更經濟，更實際的方法。那就是改變收費模式，改變室內暖氣供應的控制模式。我國暖氣收費一直是以用戶住房面積計算，這種方式有失公平。現在，我們根據前人的經驗，提出按熱量計費的方式。我國室內暖氣供應控制一般是手動閥門，有的住戶干脆沒有閥門。這樣的方式造成一旦暖氣開通，所有用戶都以最大模式運行，不管用戶家中是否有人。這樣造成了大量的熱量流失和浪費。新的控制系統(tǒng)的提出，可以改變這種大量浪費的情況，它具有人性化，智能化，自動化等特點，而且價格低廉，適合普通用戶。2008年，我國暖氣價格普遍上漲，這主要是因為暖氣供應部門在供暖上投資過大，收益太少，入不敷出。造成這種情況的首要原因就是供暖模式的落后，以及燃料的價格上漲。暖氣價格的上漲使得用戶怨聲載道。由此，急需一種新的供暖模式和計費模式來解決這個問題，很多先進的設計因為造價太高而未被采用，相信造價低，效率高的系統(tǒng)會更適合我國的現有國情。2總體設計方案2.1設計思路本系統(tǒng)以89C51單片機作為微處理器，該處理器具有功能強大，價格低廉等優(yōu)勢，該系統(tǒng)采用三個單片機協(xié)同工作的模式，其中一片單片機作為主機，主要負責根據其他兩片采集的數據驅動電磁閥，調節(jié)暖氣管道中的熱水流量從而調節(jié)溫度，并將之顯示在LED顯示器上，該單片機還負責接收鍵盤數據，從而實現手動調節(jié)室內溫度，另外主機機還負責接收1號子機采集的溫度熱量等數據，顯示在LED上，作為收費的根據。1號子機主要負責采集溫度，溫度傳感器3安裝在室內中央，采集室內溫度，傳感器1，2分別安裝在暖氣管道的進水口和出水口，采集兩處的溫度計算溫差并保存，再根據采集的流量數據計算溫差計算出熱量并保存。2號子機主要負責根據裝在門內外的兩個特殊的按鍵計算出房間內人的數目，從而計算出房間內的人數，把該數據傳送給主單片機并顯示在LED顯示器上。房間內無人時主單片機發(fā)送數據至電磁閥，關閉電磁閥，從而達到節(jié)約的目的。為盡量減少或者避免壓力傳感器采集數據有誤，房間外邊還應安裝一個數據清零的按鈕。當室內無人時，最后一個離開房間的人，按下清零按鈕，從而確保2計數系統(tǒng)顯示為零，關閉房間內的暖氣。2.2設計框圖設計框圖如圖1所示。89C511號子機溫度傳感器2溫度傳感器3電磁流量計溫度傳感器189C512號子機89C51主機門外鍵盤門內鍵盤清零按鍵LED顯示比例電磁閥調節(jié)鍵盤圖1系統(tǒng)框圖3溫度數據采集系統(tǒng)單片機1號子機負責溫度數據的采集，要采集的溫度數據出自三處。一處來自暖氣片的進水口，第二處來自暖氣片的出水口，這兩處的溫度數據將用于熱量的計算，用作暖氣收費的依據。還有一處來自房間中部，此處的數據將用作室內溫度顯示和調節(jié)的依據。3.1數字溫度傳感器數字溫度傳感器1（簡稱SWC），又稱集成數字式感溫探頭，是一種新型的三端溫度變送器件，該器件采用集成模塊化設計，可以直接將被測溫度信號轉化為數字脈沖信號輸出，具有傳送距離遠，抗干擾能力強，轉換精度高等優(yōu)點。它可以方便地與51系列單片機接口，而省去A/D轉換集成電路，降低成本，提高可靠性，縮小體積，可廣泛應用于軍事，醫(yī)藥衛(wèi)生，食品及自動化測控系統(tǒng)中。SWC三條引腳的名稱分別為控制線（K），信號線（S），公共線（G）。其引腳信3號波形如圖2所示。.TQKS圖2SWC引腳信號波形其實K端實際上也是電源線，其工作方式為加電啟動或寬脈沖觸發(fā)。當對其控制線加電壓或寬脈沖時，經復位時間TQ之后信號線上便輸出一串脈沖。該脈沖的個數即表示被測溫度的數字量。這里還需要說明一點，輸出脈沖個數的多少不取決于加電脈沖的寬度，而取決于SWC內部正比于溫度的參考電壓的大小，即溫度的高低。利用SWC這種特點，可以方便地與單片機配接。3.2SWC接口電路SWC與單片機配接的方案有兩種，一種是外加電方式，另外一種是采用軟件實現。本設計中，采用外加電配接方式。方案如下：D1D2W1W2RSWCR89C5112V5VIC1IC2IC3圖3SWC的外加電方式接口電路此方案為外加電方式，即控制線K上所加寬脈沖為一外接振蕩器，由振蕩器的脈沖寬控制SWC啟動，如圖3所示。SWC傳感器出廠均嚴格約定為每個脈沖0.1C的增量，而脈沖頻率為15KHZ左右。89C51單片機的P3.4P3.5引腳為計數器時，對外部事件的最高計數速度為fosc/24。若晶振為6MHZ，6MH