暖氣控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文.doc

目錄1引言.12總體設(shè)計方案.12.1設(shè)計思路.12.2設(shè)計框圖.23溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).23.1數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)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(diào)節(jié)模塊.106.3.1流量控制器.106.3.2PWM驅(qū)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(shè)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(jié)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(xiàn)代化建設(shè)的進行，陳舊的暖氣管道以及，古老的供暖模式顯得與現(xiàn)代化的氣息有些格格不入。當(dāng)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(jīng)濟，更實際的方法。那就是改變收費模式，改變室內(nèi)暖氣供應(yīng)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?，F(xiàn)在，我們根據(jù)前人的經(jīng)驗，提出按熱量計費的方式。我國室內(nèi)暖氣供應(yīng)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(yīng)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(shè)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(xiàn)有國情。2總體設(shè)計方案2.1設(shè)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(fù)責(zé)根據(jù)其他兩片采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動電磁閥，調(diào)節(jié)暖氣管道中的熱水流量從而調(diào)節(jié)溫度，并將之顯示在LED顯示器上，該單片機還負(fù)責(zé)接收鍵盤數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，另外主機機還負(fù)責(zé)接收1號子機采集的溫度熱量等數(shù)據(jù)，顯示在LED上，作為收費的根據(jù)。1號子機主要負(fù)責(zé)采集溫度，溫度傳感器3安裝在室內(nèi)中央，采集室內(nèi)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(jù)采集的流量數(shù)據(jù)計算溫差計算出熱量并保存。2號子機主要負(fù)責(zé)根據(jù)裝在門內(nèi)外的兩個特殊的按鍵計算出房間內(nèi)人的數(shù)目，從而計算出房間內(nèi)的人數(shù)，把該數(shù)據(jù)傳送給主單片機并顯示在LED顯示器上。房間內(nèi)無人時主單片機發(fā)送數(shù)據(jù)至電磁閥，關(guān)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(shù)據(jù)有誤，房間外邊還應(yīng)安裝一個數(shù)據(jù)清零的按鈕。當(dāng)室內(nèi)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(shù)系統(tǒng)顯示為零，關(guān)閉房間內(nèi)的暖氣。2.2設(shè)計框圖設(shè)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(nèi)鍵盤清零按鍵LED顯示比例電磁閥調(diào)節(jié)鍵盤圖1系統(tǒng)框圖3溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單片機1號子機負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的采集，要采集的溫度數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)將用于熱量的計算，用作暖氣收費的依據(jù)。還有一處來自房間中部，此處的數(shù)據(jù)將用作室內(nèi)溫度顯示和調(diào)節(jié)的依據(jù)。3.1數(shù)字溫度傳感器數(shù)字溫度傳感器1（簡稱SWC），又稱集成數(shù)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(shè)計，可以直接將被測溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號輸出，具有傳送距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換集成電路，降低成本，提高可靠性，縮小體積，可廣泛應(yīng)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?qū)捗}沖觸發(fā)。當(dāng)對其控制線加電壓或?qū)捗}沖時，經(jīng)復(fù)位時間TQ之后信號線上便輸出一串脈沖。該脈沖的個數(shù)即表示被測溫度的數(shù)字量。這里還需要說明一點，輸出脈沖個數(shù)的多少不取決于加電脈沖的寬度，而取決于SWC內(nèi)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(xiàn)。本設(shè)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(yán)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(shù)器時，對外部事件的最高計數(shù)速度為fosc/24。若晶振為6MHZ，6MH