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） 智能数显热能表系统的设计，是认真学习理解学校的

2、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、缩印或其他复制手段保存毕业设计 （论文），可以公布其中的

3、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。3.1单片机模块设计 .错误！未定义书签。3.1.1M

4、SP430F149 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 .错误！未定义书签。3.3.3Pt1000 桥式测温电路

5、.错误！未定义书签。3.4A/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。3.5.1LCD1602 液晶显示器简介 . .错误！未定义书签。3.5.2 液晶显示电路设计 .错误！未定义书签。3.6串行通信模块电路设计 .错误！未定义书签。第 4 章热能表的软件设计 .错误！未定义书签。4.1主程序设计 .错误！未定义书签。4.2按键子程序设计 .204.3定时器 T0 中断设计 .204.4流量统计子程序设计 .错误！未定义书签。4.5热能计算子程序设计 .错误！未定义书签。4.6液晶显示子程序设计 .错误！未定义书签。4.7串行通信子程序设计 .错误！未定义书签。4

6、.8A/D 转换子程序设计 .错误！未定义书签。第 5 章热能表精度分析 .错误！未定义书签。5.1热能表准确度 .错误！未定义书签。5.1.1 准确度定义 .错误！未定义书签。5.1.2 误差限的计算 .错误！未定义书签。5.2误差限影响因素分析 .26结论.28致谢.29参考文献 .30附录1附录2附录3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

7、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IABSTRACTAlong with the reform of heating system, heat energy table will be entering th

8、e 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 water, with a Pt1000 temperature sensor ca

9、pture 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;Software part includes the main program, b

10、uttons, 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 the inlet temperature and outlet temperat

11、ure, 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 sensorII吉林建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

12、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

13、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-R75 标准”和“符合 EN1434 标准”。这既是给用户一个选

14、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 0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，不可任意延长或缩短。共 30 页，第 3页吉林建筑大学城建学

15、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, 4.104 131 2 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. 48 51 3 魏立功 . 单片机原理与应用技术 M . 北京 : 北京大学出版社 , 2004 4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 , 1990,1 5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 ,

16、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确定度评定 J. 工业计量 , 2005 8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， 2012 11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， 100029 12 陈秋阳 , 陈春平 . 基于MSP430FW427无磁热能表的设计

17、J. 青岛大学学报：工程技术版， 2010 年第 1 期英文文献： 13Zhang Tao. The Research and Application of Low Power Designment in Intelligent HeatMeterD.Hebei University of Technology,2006,3,pp.3 -4 14LiFang.Study ofCalculation MethodsofHeatTransmission of HeatmetersJ.pp.475-477 15YeXian-ming; ZhangXiao- dong, “Design onintel

18、ligentheat meter ”,InstrumentTechniques and Sensor noJ.1,2005,pp10-12 16Fang Lide, “Studyon dynamic character of a newheatingmeasurement and controlsystem ” ,Master s degree dissertation of He BeiersityUniv of TechnologyD,2005.3,pp18-36共 30 页，第 4页附录 1 原理图VCC1602U5VDDVL RSR/WD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 B

19、LABLKERSVSSR/W1234567891615141312111098765432VCC10 11 12 13 14 15 161P1.5 /TA 0XINVL RSED0 D1D2 D3D4 D5 D6D7T /TA 0DVccR/WBLABLKP2.2 /CAO UXOUTP1.50CL KVREF+E D7D6D5D4D3D2D1D0P2.1 /TA I NVeREF+P21.07 /ATACL2 KP1.3/TA2P1.P11/TA1.1/TA0P6.P66/A6.P6/A6.P65/A5.P64/A4.3/A3A Vcc1 7P2.3 /CA0 /TA 1P1.0/TACLK

20、+5VD Vs s6 4P1.4/SMCLKVREF-/VeREF-P6.1 8P2.4 /CA1 /TA 22 /A26 3P6.A Vs sVCCR231 9P2.6 /AD C12 CLK1 /A16 2P6.0 /A0ST 1R242 0RST/N MI6 1ST 21K2 1P2.5 /Rosc6 01K2 2TD1/TCLK5 9RST+5V2 327A 0CK15 82 45 7P3.0 /STE 00TD0/TD2 5P3.1 /SIMOP5. 7 /T B0U T H5 6P3.2 /SOM I 0T MS2 65 5P3.3 /UCLK0XT2IN2 7XT2OU TP3.4 /UT X D0P5. 6 /ACLK5 42 8P5.5 /SMCLK5 32 95 23 05 1VCC3 15 03 24 9C5C3TX1XT2INRX1TX1XT2OUT10 12 15 13 20 1160.1uF 0.1uF542P5.0/STE1U1P3.5/URXDOP3.P47/URXD1.0/TB