暖气控制系统设计毕业论文.doc

目录1引言.12总体设计方案.12.1设计思路.12.2设计框图.23温度数据采集系统.23.1数字温度传感器.23.2SWC接口电路.33.3单片机与SWC的连接电路.44流量数据采集系统.44.1电磁流量计.54.1.1工作原理.54.1.2测量原理.54.2单片机与流量计的接口电路.65人数统计系统.75.1键盘布局.75.2键盘接口电路.76温度控制系统.86.1键盘控制模块.86.2LED显示模块.86.2.1LED及控制芯片简介.86.2.2LED显示系统硬件电路.96.3温度调节模块.106.3.1流量控制器.106.3.2PWM驱动电路.116.3.3比例电磁阀.117多个单片机串口通信.127.1波特率选择.127.289C51的串行口.137.3硬件连接电路图.148软件部分设计.148.11号子机软件流程.158.22号子机软件流程.168.3主单片机软件流程.17结束语.19致谢.20参考文献.21附图总电路图.2211引言在北方的城市生活中，暖气一直是冬天不可少的生活必需品，随着现代化建设的进行，陈旧的暖气管道以及，古老的供暖模式显得与现代化的气息有些格格不入。当然，要想完全改变这种供暖模式，所需要的资金量是庞大的，我们不得不考虑一种更经济，更实际的方法。那就是改变收费模式，改变室内暖气供应的控制模式。我国暖气收费一直是以用户住房面积计算，这种方式有失公平。现在，我们根据前人的经验，提出按热量计费的方式。我国室内暖气供应控制一般是手动阀门，有的住户干脆没有阀门。这样的方式造成一旦暖气开通，所有用户都以最大模式运行，不管用户家中是否有人。这样造成了大量的热量流失和浪费。新的控制系统的提出，可以改变这种大量浪费的情况，它具有人性化，智能化，自动化等特点，而且价格低廉，适合普通用户。2008年，我国暖气价格普遍上涨，这主要是因为暖气供应部门在供暖上投资过大，收益太少，入不敷出。造成这种情况的首要原因就是供暖模式的落后，以及燃料的价格上涨。暖气价格的上涨使得用户怨声载道。由此，急需一种新的供暖模式和计费模式来解决这个问题，很多先进的设计因为造价太高而未被采用，相信造价低，效率高的系统会更适合我国的现有国情。2总体设计方案2.1设计思路本系统以89C51单片机作为微处理器，该处理器具有功能强大，价格低廉等优势，该系统采用三个单片机协同工作的模式，其中一片单片机作为主机，主要负责根据其他两片采集的数据驱动电磁阀，调节暖气管道中的热水流量从而调节温度，并将之显示在LED显示器上，该单片机还负责接收键盘数据，从而实现手动调节室内温度，另外主机机还负责接收1号子机采集的温度热量等数据，显示在LED上，作为收费的根据。1号子机主要负责采集温度，温度传感器3安装在室内中央，采集室内温度，传感器1，2分别安装在暖气管道的进水口和出水口，采集两处的温度计算温差并保存，再根据采集的流量数据计算温差计算出热量并保存。2号子机主要负责根据装在门内外的两个特殊的按键计算出房间内人的数目，从而计算出房间内的人数，把该数据传送给主单片机并显示在LED显示器上。房间内无人时主单片机发送数据至电磁阀，关闭电磁阀，从而达到节约的目的。为尽量减少或者避免压力传感器采集数据有误，房间外边还应安装一个数据清零的按钮。当室内无人时，最后一个离开房间的人，按下清零按钮，从而确保2计数系统显示为零，关闭房间内的暖气。2.2设计框图设计框图如图1所示。89C511号子机温度传感器2温度传感器3电磁流量计温度传感器189C512号子机89C51主机门外键盘门内键盘清零按键LED显示比例电磁阀调节键盘图1系统框图3温度数据采集系统单片机1号子机负责温度数据的采集，要采集的温度数据出自三处。一处来自暖气片的进水口，第二处来自暖气片的出水口，这两处的温度数据将用于热量的计算，用作暖气收费的依据。还有一处来自房间中部，此处的数据将用作室内温度显示和调节的依据。3.1数字温度传感器数字温度传感器1（简称SWC），又称集成数字式感温探头，是一种新型的三端温度变送器件，该器件采用集成模块化设计，可以直接将被测温度信号转化为数字脉冲信号输出，具有传送距离远，抗干扰能力强，转换精度高等优点。它可以方便地与51系列单片机接口，而省去A/D转换集成电路，降低成本，提高可靠性，缩小体积，可广泛应用于军事，医药卫生，食品及自动化测控系统中。SWC三条引脚的名称分别为控制线（K），信号线（S），公共线（G）。其引脚信3号波形如图2所示。.TQKS图2SWC引脚信号波形其实K端实际上也是电源线，其工作方式为加电启动或宽脉冲触发。当对其控制线加电压或宽脉冲时，经复位时间TQ之后信号线上便输出一串脉冲。该脉冲的个数即表示被测温度的数字量。这里还需要说明一点，输出脉冲个数的多少不取决于加电脉冲的宽度，而取决于SWC内部正比于温度的参考电压的大小，即温度的高低。利用SWC这种特点，可以方便地与单片机配接。3.2SWC接口电路SWC与单片机配接的方案有两种，一种是外加电方式，另外一种是采用软件实现。本设计中，采用外加电配接方式。方案如下：D1D2W1W2RSWCR89C5112V5VIC1IC2IC3图3SWC的外加电方式接口电路此方案为外加电方式，即控制线K上所加宽脉冲为一外接振荡器，由振荡器的脉冲宽控制SWC启动，如图3所示。SWC传感器出厂均严格约定为每个脉冲0.1C的增量，而脉冲频率为15KHZ左右。89C51单片机的P3.4P3.5引脚为计数器时，对外部事件的最高计数速度为fosc/24。若晶振为6MHZ，6MHZ/24>15KHZ，则计15KHZ左右的脉冲是没有问题的，15KHZ脉冲的周期为0.067ms，SWC传感器的测量上限若为150C，则须计1500个脉冲，大约100ms。即在控制线K端加电的脉宽应大于100ms，否则会引起误差。重复对SWC进行