智能数显热能表系统的设计

1、毕业设计论文智能数显热能表系统的设计Design of Intelligent Digital Display HeatEnergy Meter System吉林建筑大学城建学院2015 年 6 月毕业设计论文智能数显热能表系统的设计Design of Intelligent Digital Display Heat EnergyMeter System学 生：指 导 教 师： 刘广文 （副教授 ）专 业： 测控技术与仪器学 号： 110310102所 在 单 位： 电气信息工程系答 辩 日 期： 2015 年 6 月毕业设计（论文）原创承诺书1本人承诺：所呈交的毕业设计（论文） 智能数显热能

2、表系 统的设计，是认真学习理解学校的电气信息工程系毕业设计写 作规范后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规 定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。2本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果， 均在文中加以注释或以参考文献形式列出， 对本文的研究工作做出 重要贡献的个人和集体均已在文中注明。3在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为， 由本人承担相应的法律责任。4本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计（论文）的规 定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本； 同意学校保留毕业设计 （论文）的复印件和电子版本，允许被查阅 和借阅；学校可以采用影印、

3、缩印或其他复制手段保存毕业设计 （论 文），可以公布其中的全部或部分内容。以上承诺的法律结果将完全由本人承担！作 者 签 名：年月目录摘 要 IABSTRACT . II第1章 绪 论 31.1 课题研究目的及意义 31.2 国外研究现状 31.3 国内研究现状 21.4 主要研究内容 错误！未定义书签。1.5 热能表相关性能指标 3第 2 章 热能表的总体设计 错误！未定义书签。2.1 热能表的工作原理 错误！未定义书签。2.2 热能计算方法的确定 错误！未定义书签。2.3 硬件总体设计 错误！未定义书签。2.4 软件总体设计 错误！未定义书签。第 3 章 热能表的硬件设计 错误！未定义书签

4、。3.1 单片机模块设计 错误！未定义书签。3.1.1 MSP430F149 单片机简介 错误！未定义书签。3.1.2 电源电路设计 错误！未定义书签。3.1.3 复位电路设计 错误！未定义书签。3.1.4 晶振电路设计 错误！未定义书签。3.1.5 按键电路设计 错误！未定义书签。3.2 流量传感器模块的设计 错误！未定义书签。3.2.1 流量传感器的选择 错误！未定义书签。3.2.2 流量传感器简介 错误！未定义书签。3.2.3 流量传感器电路设计 错误！未定义书签。3.3 温度传感器电路设计 错误！未定义书签。3.3.1 桥式电路分析 错误！未定义书签。3.3.2 差分比例运算电路分析

5、错误！未定义书签。3.3.3 Pt1000 桥式测温电路 错误！未定义书签。3.4 A/D 转换模块 错误！未定义书签。3.5 显示模块 错误！未定义书签。3.5.1 LCD1602 液晶显示器简介 . 错误！未定义书签。203.6第4章4.14.24.34.44.54.64.74.8AtV l第5章5.15.2 结论 致谢 参考文献3.5.2 液晶显示电路设计 串行通信模块电路设计 热能表的软件设计 主程序设计 按键子程序设计 定时器 T0 中断设计 流量统计子程序设计 . 热能计算子程序设计 . 液晶显示子程序设计 . 串行通信子程序设计 . A/D 转换子程序设计 . 热能表精度分析 热

6、能表准确度 5.1.1 准确度定义 5.1.2 误差限的计算 误差限影响因素分析 .错误！ 错误！ 错误！ 错误！错误！ 错误！ 错误！ 错误！ 错误！ 错误！ 错误！ 错误！ 错误！未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签2026282930摘要随着我国供热体制的改革， 热能表将在不久的将来进入家庭。 本文介绍了 智能数显热能表系统的设计，该系统采用低功耗 MSP430F149 单片机作为数 据处理的核心，用流量传感器来测量热水的流量，用热敏电阻 Pt1000 温度传 感器捕获输入

7、和输出热水的温度。 该系统包括硬件和软件， 硬件包括单片机模 块、测温模块、流量传感器模块、串行通信模块、显示模块、按键模块和电源 模块；软件部分包括主程序、按键、流量采集、温度采集、 A/D 转换、热能计 算、串行通讯模块、显示等子程序。单片机分析处理采集的温度和流量信息， 通过显示模块显示热水入口温度、 出口温度、瞬时流量、累计流量、 本次热量、 累计热量等信息，然后通过通信模块发送给 PC 机，对用户使用的热能进行计 费。关键词： 热能表； MSP430F149 单片机；流量传感器；温度传感器2ABSTRACTAlong with the reform of heating system

8、, heat energy table will be entering the family in the near future.This paper introduces the design of the intelligent digital display heat energy table system, the system adopts MSP430F149 singlechip as the core of data processing, low power consumption by flow sensor to measure the flow of hot wat

9、er, with a Pt1000 temperature sensor capture input and output temperature of hot water.The system includes hardware and software, hardware includes singlechip module, temperature measurement module, the flow sensor module, serial communication module, display module, keys module and power module;Sof

10、tware part includes the main program, buttons, traffic acquisition, temperature acquisition, A/D conversion, thermal calculation, serial communication module, display programs.Single-chip microcomputer analysis to collect the temperature and flow of information, through the display module display th

11、e inlet temperature and outlet temperature, instantaneous flow, total flow rate, the cumulative of heat energy, and then sent to the PC through the communication module, the user using the heat energy for billing.Key words: Heat energy table; MSP430F149 singlechip; Flow sensor; Temperature sensor吉林建

12、筑大学城建学院电气信息工程系毕业设计（论文）第1章绪论1.1课题研究目的及意义在我国，供暖是一个长期性的话题，长江以北的大部分地区采用集体供暖， 地暖等方式供暖，如果白天家里没有人，而供暖还在持续，那么，这部分就完 全被浪费了，现如今越来越多地提倡节约资源保护环境， 资源利用由粗放式转 向节约式。如果可以用多少供多少，那么就可以节约很大一部分资源，群众不 但会节约一大部分供暖费，而且可以改善按与实际采暖面积不符的按建筑面积 收费的弊端。在这个资源即将匮乏的星球，节约能源已经是不得不重视的话题， 所以，在供暖采暖方面，有很大必要做出一些改善，很有必要来一次节能革命。 欧洲的很大一部分发达国家已经

13、把供热体系发展到了智能化1 ，而我国还处于初级阶段，我们不能再把人多难度大当成一个借口，而把它当成前进的理由。 我希望通过热能表的普及，达到节约资源、充分利用资源的目的，既能让资源 的使用率提高，也能让人民受益。1.2国外研究现状集中供暖计量收费是20世纪70年代中期由欧洲开始的。相应的“热能 表”，也经历了从机械式、电子模拟积分式、电子数字积分式直到微处理器为 基础的智能式的发展过程。到 90年代，户用热能表基本上定型，设计趋于一 致1997年4月，欧洲共同体正式通过了统一的热能表标准，代号为EN1434。现在向中国市 场上推 销的欧洲各国 的热能表，大部分都 标明了 “符合 OIML-R7

14、5标准”和“符合EN1434标准”。这既是给用户一个选择、判断的 基本依据，也表明了欧洲热能表技术成熟和标准化的程度。欧洲表热量积分计算仪一律采取的是 K系数补偿的方式2 。K系数的取值 在进水和回水上是不同的，只能规定其中一个固定的位置，不得变换。因此， 欧洲的热能表一般规定要安装在回水管道上，也就是流量计只能测回水的流 量。如果用户盗用热水，热量计量结果反而减少。管道施工和安装也不够灵活 和方便。欧洲热能表采用的测温元件是 PT100和PT500。PT100即在0C时电阻值 为100欧姆，测温探头的引线电阻必然会给测量带来误差。 因此对引线电缆的 长度有严格的要求，一旦配对完毕，不可任意延

15、长或缩短。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系毕业设计(论文)参考文献1 高峰单片微型计算机原理与接口技术M.北京：科学出版社，2007, 4. 1041312 杜树春.单片机应用系统开发实例详解M.北京：机械工业出版社,2007, 10. 48513 魏立功.单片机原理与应用技术M .北京：北京大学出版社，20044 吕崇德，姜学智等.热工参数测量与处理M.北京：清华大学出版社，1990, 15 王树峰.关于我国热能表的历史，现状和发展J.中国建设信息供热制冷，2005(5)6 翟智民.热能表误差限的分析J.计量与测试技术,2009(3)7 杨精林，曹立军，韩来章，吴伟福.热能表示值误差测量不

16、确定度评定J.工业计量,20058 包胜华.热量表中的温度传感器J.仪表技术与传感器，2003( 3)9 胡诚.高精度温度控制系统的研究J.湖北民族学院学报(自然科学版),2006( 3)10 刘小亮.基于STC12LE5410AD单片机的热能表的研制D.河北科技大学，201211 李晶，莫德举.户用低功耗超声式热量表的研究J.北京化工大学信息科学与技术学院，北京，10002912 陈秋阳，陈春平.基于MSP430FW427无磁热能表的设计J.青岛大学学报：工程技 术版，2010年第1期英文文献：13 Zhang Tao. The Research and Application of Low

17、 Power Designment in Intelligent HeatMeterD.Hebei University of Technology,2006,3,pp.3 -414 Li Fa ng. Study of Calculatio n Methods of Heat Tran smission of Heat metersJ.pp.475-47715 Ye Xia n-ming; Zhang Xiao- do ng, “ Desig n on in tellige nt heat meter ”，ln strume ntTechniques and Sensor noJ.1,200

18、5,pp10-1216 Fa ng Lide, “ Study on dyn amic character of a new heati ng measureme nt and con trol system ” ,Master s degree dissertation of He BeieUsity of TechnologyD,2005.3,pp18-36共30页，第4页160附录1原理图VCCP7P6P5D4P3P2P1 P02 12 22 32 42 52 6-X1103VCC鳶-20径一感-iHU5VSS/DVL RSR/VE D0D1 D2D3D4D5D6D7 BLBLKNALR

19、11DD；DA VccR23P2.6/A D C12CL K6 2rSTM/MOR241K6 0P2.5/Ro sc1K5 9T D 1 /T CL KRST5 85 75 62/SO M IP3.3/U CL K 0P3.4/U T X D 04 9MSP430149VCC410UF/10VJ3TransVCCPt10)00 12KR41100UF/16VIN.3GNDLM7 &OUTLM32C14ST1104C15_ _P6. 2/AP6. A /AP2.P2.6 46 300RSPOT2EN6 11K|R7P1.P2.P1.cON2 1P2. 7/5tAE0P3. 1 /SIM OP3.

20、VCC5 35 25/T A 0XIN2/CAA %住爲呻0 VeREFfgEF+i 0/T 恋胡 K P1.3PTPTATA03/CA 0/P1A4/SMCLK P1.0/TACLK4/CA 1 /T A 2VREF-/VeREF-5 15 0RX1SIG+5VDVccT D 0 /T CK1 P5. 7 /T B0 U M Hspf555 4XT2INXT2OUTVCCccVcrR5POT2R6100K-l；N10(8ILVC(A geCV-ACV+附录2元器件清单表i兀器件清单兀件类型号 标数量（个）1KQR7、R17 R23 R2442KQR3 R4 R13、R1445.1K QR1、

21、R11210KQR6 R& R16 R18、R21、R226100KQR2、R10 R12、R204P0T2R5 R9 R15、R194PtIOOOJ1、J22232-1J41103C7、C8 C9 C114104C2、C3 C4、C5 C6 C10 C13、C158100uFC9 C14210uFC11LM358NU2A U2B2TL431T1A、T1B2CONJ31KEYS1、S22流量传感器CG11MSP430F149U11LCD16021LM7805U71AMS1117-3.3U41SP3223U11BridgeD118MHZ晶 振Y11附录 3 源程序清单/reneng.c 主程序

22、#include #include #include #include #include codetab.h #include isp.hunsigned char SCC110;unsigned char SCC210;#include ad.hsbit k仁 P3A2;sbit k2=P3A3;sbit k3=P3A4;unionfloat l;char c4;unsigned char speed,tmp1,tmp2,t,kk;unsigned int speed;long saheat;float heat,aheat;void change(float j,unsigned char

23、 cc)unsigned long int i;i=j*100;cc8=i%10+0;cc7=i/10%10+0;cc6=.;cc5=i/100%10+0; cc4=i/1000%10+0; cc3=i/10000%10+0; cc2=i/100000%10+0; cc1=i/1000000%10+0; cc0=i/10000000%10+0;void clear(unsigned char cc)unsigned char i;for(i=0;i9;i+)cci=0;void ccc()clear(SCC1);clear(SCC2);if(kk=0)change(tmp2,SCC1);cha

24、nge(tmp1,SCC2);if(kk=1)change(speed,SCC1); change(nspeed,SCC2);if(kk=2)change(aheat,SCC1); change(heat,SCC2);void key( )if(!k1)delay(1);if(!k1) kk+;while(!k1);LCD_CLS(); if(kk=3) kk=0;ccc();if(!k3) delay(1); if(!k3) LCD_CLS();LCD_P8x16Str(20,4, Sending ); change(aheat,SCC1);send_english();while(!k3)

25、;LCD_CLS();LCD_P8x16Str(20,4, OK );void jisuan()nspeed=5;speed+=nspeed;heat=nspeed*(MI_tabletmp2-MI_tabletmp1)*(HAN_tabletmp2-HAN_tablet mp1)/240000;aheat+=heat;void check_tmp()tmp1=AD_chaAD(0);tmp2=AD_chaAD(1);t=tmp2-tmp1;void init()TMOD|=0X01;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;EA=1;ET0=1;

26、TR0=1;void save()unsigned char *p2;Erase_IAP_Sector(0x0000);Erase_IAP_Sector(0x0001);Erase_IAP_Sector(0x0002);Erase_IAP_Sector(0x0003);Erase_IAP_Sector(0x0004);Erase_IAP_Sector(0x0005);Erase_IAP_Sector(0x0006);DataCell.l=aheat;p2=(char*)&speed;Write_IAP_Byte(0x0000,DataCell.c0);Write_IAP_Byte(0x0001

27、,DataCell.c1);Write_IAP_Byte(0x0002,DataCell.c2);Write_IAP_Byte(0x0003,DataCell.c3);Write_IAP_Byte(0x0004,*(char*)p2+0);Write_IAP_Byte(0x0005,*(char*)p2+1);Write_IAP_Byte(0x0006,kk);void read()Data.c0=Read_IAP_Byte(0x0000);Data.c1=Read_IAP_Byte(0x0001);Data.c2=Read_IAP_Byte(0x0002);Data.c3=Read_IAP_

28、Byte(0x0003);aheat=Data.l;speed=0; speed+=Read_IAP_Byte(0x0004); speed0;t-)for(y=110;y0;y-); void write_com(unsigned char com) / 写命令 P30UT&=BIT5;作为RS选择端低电平有效rw(0);P40UT=com;delay(5);P30UT|=BIT7; /delay(5);P30UT&=BIT7; void write_data(unsigned char date) / 写数据 P3OUT|=BIT5; 作为RS选择端高电平有效rw(0);P4OUT=date;delay(5);P3OUT|=BIT7; 作为 E 选择端=1;/ delay(5);P3OUT&=BIT7;void init() / 初始化 P3DIR=0xff;/P3 输出 作控制口P3SEL=0;P3O