家用热量表系统整体设计-毕业论文.docx

《家用热量表系统整体设计-毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《家用热量表系统整体设计-毕业论文.docx（30页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 绪论1.1 研究的目的及意义新中国成立以来,供热事业有了很大发展,对国家经济建设、提高人民生活水平和改善环境发挥了重要作用。当前由于我国建筑物的保温隔热和气密性能很差,供暖系统热效率低,至2000年,全国城市建筑耗能将占能源生产总量的14%,单位住宅建筑面积采暖能耗为相同气候条件下发达国家的3倍1。在社会生产力不断发展的今天，能源紧缺已经成为各个国家越来越突出的问题。所以能源合理有效地使用已经成为我国相关部门管理的重要内容之一2。随着社会主义市场经济体制的逐步前进，我国供热体制正在发生改变。供热企业与用户之间的关系己逐渐变为供暖部门与业主之间的商品买卖关系3。尤其随着“房改”和住房私有化后，

2、现行的城市住宅供暖费用由企业全部承担的政策已不能适应当前形势的需要，住户对采暖方式有了自主选择的权利和自由。这些都对传统的供暖计费方式提出挑战，这要求我们要设计以单片机为核心的新型智能热量表4。2007年6月,国家发改委与国家建设部又联合制定了关于城市供热价格管理暂行办法。办法中明确了用户、热力生产企业及传送企业之间按热量表收热费的要求。这也就要求新建居民住宅要以户为单位分户做计量设计,分户施工并安装户用热量表,而之前所建的居民住宅要逐步实施改造,加装户用热量表。同年10月,建设部又发布关于热量表城镇建设行业产品标准,规定此标准自2008年4月1日起正式实施5。自从供热计量收费制度在全国开展以

3、来,仅热量表每年的需要量就可达上百万套,中国热量计量仪表产业将是世界最大且最具潜力的产业。所以,本课题的研究具有现实的经济意义和社会意义。1.2 国内外背景及发展现状上世纪的70年代,针对热量表的发展,国外已经做了大量研究,迄今为止所积累的大量经验也表明,为了让人们得以自觉节能并形成习惯,行之有效的手段则是以户为单位,按户实际所耗热量来进行计费。这种以按实际耗用热量向用户收费的制度,平均可以节能约20%一30%6。此时的热量表的技术也得到了飞速的提高,电子热量表应时而生,取代了早期的机械式热量表。随着科技的进步,电子热量表已从早起的模拟积分式,发展到后来的电子数字积分式。并且随着微处理器的发展

4、和在热量表中的广泛使用,电子热量表己经呈现向智能化发展的趋势。选择合适单片机，利用传感器及相关电路设计实现智能控制7。1988年,世界上第一个国际性的热量表的标准文件OIML-R75国际建议热量表由国际法计量组织公布8。欧盟在1993年发布93/76/EEC指令,要求各成员国减少二氧化碳的排放量,提髙资源利用率,贯彻实施按实际消费热量计费等计划。并且在1997年4月,正式通过了统一的热量表标准,标准代号为EN14349。经过几十年的实践和发展,国外的热量表,尤其是欧洲热量表的发展己趋于完善。发展到现在更是出现以计算机语言控制智能热量表10。从标准的制定,到热量表的研制,到设备的标定,欧洲各国都

5、有一套成熟的方案,涌现出一些国际知名的大公司,如德国的西门子公司、丹麦的丹佛斯公司,以及法国的斯伦贝谢公司等。这些公司生产热量表技术精湛,质量可靠,占据了欧洲的大部分市场份额,并开始逐步走向中国市场11。与欧洲相比,我国的热量表研制工作起步较晚,最早可追溯到20世纪90年代。1992年,OIML-R75国际建议热量表在我国出版,这为我国的热量表的研制工作指明方向12。1994年以后,一些中小型企业就开始自发地研制用户型热量表。特别是在1997年,欧洲热量表标准EN1434发布之后,我国的热量表研制工作如火如荼的开展起来。2001年2月5日,住建部发布了城镇建设行业标准热量表,即CJ128-20

6、00,并于当年6月1日开始施行。2001年12月4日,国家质检总局参照国际最新标准,发布了JJG225-2001中华人民共和国国家计量检定规程-热量表,并于2002年3月1日开始施行。随着我国热量表技术的进一步发展,2007年10月15日,住建部又发布热量表标准CJ128-2007,并于次年4月1日 始施行,同日废止热量表标准CJ128-2000。热量表CJ128-2007在制定过程中参照了欧盟热量表标准的最新版本EN1434-2007,主要技术内容与EN1434基本一致。同时热量表CJ128-2007规定的内容还与热量表计量检定规程JJG-225相协调13。这标志着我国热量表研制工作已经走上

7、国际化的道路。中国的热量表技术近几年发展显著,但是我们依然要看到我国在热量表的研制上与国外发达国家还有很大的差距。国外热量表产品无论测量精度还是可靠性上都明显优于我国产品。目前国内设计生产的热量表以实验和仿制为主,自主开发能力比较薄弱,没有对热量表性能从基础理论方面进行系统深入的应用研究,热量表的设计与生产缺乏理论依据和指导14。中国现在生产、经营热量表的企业主要代理国外产品,其价格因素制约产品普及,为尽快实现能量计费制度改革,函需研发适合我国国情的热能表15。在过去几年里,据不完全统计,开发生产、销售并应用的热量表累计超过5000套的国产热量表生产企业有:沈阳航发热计量技术有限公司,江苏环能

8、工程有限公司,天津万华股份有限公司,延吉耐世康仪表有限公司等几家,远没达到市场要求规模。因而研发、制造能科学、准确、符合国家相关计量标准的热能计量产品己迫在眉睫,本项目的研发针对国际先进产品的性能目标,通过合作企业的市场推广,将为我国热能计费改革做出一定贡献。现在热量计的设计方案普遍以单片机为核心，通过传感器的设计，利用单片机基础知识，通过C语言编程实现控制,KeilC与Proteus的使用,最终实现热量表的设计16。1.3 热量表的原理热量表其计量的原理可描述为：将热量表安装于一热交换系统中,在水流流经此系统的时侯,根据流量传感器测出对应流量,温度传感器测出对应的进出水温差,再结合水流所流过

9、的时间,进行计算得出并显示此系统释放或吸收的热量。热交换一般给出的基本公式如式（1-1）所示：Q=t0t1qmh=t0t1qvhd (1-1)式中： Q 为热交换系统所释放或吸收的热量,单位为J或K; qm为热交换系统中流经的水的质量流量,单位为kg/h; qv为热交换系统中流经的水的体积流量,单位为m3/h; 为热交换系统中流经的水的密度,单位为kg/m3; h为在入口和出口温度下的热交换系统中水的烩值差,单位J/kg; 为时间，单位为h。到目前为止,热量表的热量计量的方法可大致分为如下三种：（1） 直接焓差法（2） 分段式k系数法（3） 常系数焓差法而本次系统中采用的是常系数焓差法,公式如

10、式（1-2）所示：Q=cpqmf-r=cpqvf-r （1-2）式中cp为定压比热容, cp视为常数。qm为流量, f-r则为温度差。该方法计算简便,使得程序的计算量减小,计算速度大大加快。1.4 本文的的主要研究内容 了解热量表及单片机系统相关原理 熟悉热量表的信号采集过程及整个热量表计量系统。户用热量表系统主要包括温度传感器、流量传感器和控制及信息处理电路，以及其它附属功能电路。而控制及信息处理电路是整个系统的核心部分。热量表的工作过程是由控制电路控制完成对温度传感器和流量传感器的温度和流量信息的采集，然后送信息处理电路处理，最后送屏幕(LCD)显示及完成其它功能。 本次设计的思路是先确定

11、此次户用热量表设计的总体方案，再具体分析各模块的设计流程，画出系统原理图，在Keil C编译器中进行程序的编写与调试，在Proteus软件中进行软件仿真。2 家用热量表系统整体设计2.1 热量表设计内容家用热量表系统是集机电于一体的系统,热量表的设计要完成通过温度传感器获得温差信号,通过流量传感器获得流量数据,然后经过微处理器计算得出热量数据,并且通过微处理器的控制作用,来完成诸如传送LCD至显示、出错报警和向微机发送热量数据等功能。本次设计以实现信号采集、信息处理、数据存储和数据显示为主要目的;以信号检测,信号处理、数据显示、数据存储与传输为主要设计内容。解决方案如下：(1) 在信号检测方面

12、运用高精度的温度传感器和流量计,对热交换系统中的进水口温度和出水口温度分别进行温度采集，水的流量信号进行采集;(2)在控制和信息处理及信息显示方面,选择P89V51RD2单片机和LCD，测得信号通过单片机来进行热量计算。(3）利用液晶显示器LCD对系统释放或吸收的热量等数据进行显示，与PC机进行数据传输,实现远程抄表与计费。(4)具体分析各模块的设计流程，画出系统原理图，在Keil C编译器中进行程序的编写与调试，在Proteus软件中进行软件仿真。2.2 系统的总体结构系统总体结构设计如图2-1所示，包含微处理器，LCD显示控制，掉电记忆，温度传感器，流量传感器，PC远程抄表与计费等六个模块

13、。温度传感器流量传感器温度传感器PC远程抄表与计费LCD显示掉电记忆P89VB51RD2单片机2.3 系统各部分设计方法（1）进水与回水温度检测由热量表的热量计量原理可知,计算热量首先必须得到一个热量差，分别检测进出水口温度，从而得出温差。本次设计中,采用的是热电阻式传感器进行温度检测,它通过单片机按一定的时序将进水温度数据和出水温度数据分别读取出来,经过单片机处理后得到温差数据,为单片机计算热量数据做好准备。（2）水的流量检测同样依据热量表的热量计量原理,得到热量数据的另一个前提是需要获得流量信号,即流进进水口,经过散热器从出水口流出的所耗液体的数量,该数量可以是体积也可以是质量。本次设计采

14、用机械式流量传感器。（3）LCD液晶显示人机交互的最主要途径便是液晶显示。我们用户通过液晶显示的温度以及热量数据,就可以很方便地了解已用热量以及进出口水温度等情况,同时显示也可以方便抄表人员人为抄表并计费。通过液晶显示屏可以直观地观察热量表的工作情况,实现人机的交互功能,从而使热量表更加人性化。（4）与pc机通信远程自动抄表方式实现的重要基础之一是如何建立智能计量表与中央控制计算机之间的通讯,M-BUS作为远程表读取而制定的接口标准,对于热量表自动抄表及楼宇自动化事业及相关应用有着极大的意义。目前我国建设部正在推广三表合一。而且在我国冷热计量迅速发展背景下,M-BUS具有远程供电及自由拓扑等优

15、点,应大力推广。本系统数据通讯采用的是基于M-BUS总线结构通讯方式。2.4 本章小结本章详细介绍了基于单片机的智能热量表系统的总体结构设计,其中详细叙述了智能热量表系统、热量表中微处理器的特性及功能模块、流量的测量、温度的测量及远程抄表系统,同时阐述了本系统对计量方法的选择,、温度传感器、流量传感器等的选型,及远程抄表方式的选定。3 热量表各部分模块设计3.1 温度检测模块常用的温度传感器有热电阻式、热敏电阻式和集成温度传感器等,它们各有独自的特点。热敏电阻温度传感器是以金属导体制成的热电阻作为感温元件,灵敏度高、体积小、热惯性小、价格低、但非线性严重、稳定性较差、有老化现象、参数一致性较差

16、、一般用于温度补偿或精度不高的温度测量，集成温度传感器是半导体集成电路,线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便、应用广泛,但对量程和时间的稳定性较差,无法满足长期温度测量的精度要求而热电阻式温度传感器是电阻式温度传感器,具有较高的测量精度和灵敏度,便于信号的远距离传送,适宜于低、中温度测量。热电阻式传感器能较好的用于计费系统,本系统温度传感器采用热电阻式。在热电阻式温度传感器中,主要有铜电阻、铂电阻和镍电阻温度传感器。铂电阻有很好的稳定性和测量精度,测温范围宽,性能可靠,但价格较贵铜电阻的电阻值与温度的关系是线性的,电阻温度系数也比较大,价格较便宜,但电阻率低,易于氧化,只适用于温度不高

17、,对传感器体积无特殊要求的场合。因此选用铂电阻温度传感器,在0-85范围内铂电阻的计算公式为Rt=R01+At+Bt2 (3-1)式中：R0 温度为0时的电阻值， Rt 温度为t时的电阻值， A 常数3.9684710-3/ B 常数 -5.84710-7/2现有计量装置大多采用的是Pt100（0时电阻即R0为100）或Pt500（0时电阻即R0为500）型铂电阻温度传感器。当铂温度传感器的引出导线的电阻为1时,可能带来1%至0.2%的误差；当使用Pt100或Pt500型铂电阻温度传感器时,必须严格规定许可导线长度。本次热量表系统采用Pt1000（0时电阻即R0为1000）型温度传感器,相同的

18、电流偏置下,Pt1000的信号电压增加了2-10倍,相同长度的导线电阻可能引起的误差减少到0.1%至0.2%以下。3.2 流量传感器的选择常用的流量传感器主要有电磁及超声波流量传感器、机械式流量传感器和压差式流量传感器。超声波流量传感器采用非接触式测量流量,使用寿命长,但通常测量超声波在顺流与逆流中的传播速度差而且造价太高，电磁流量传感器一般测量导电性流体流量,受流体介质影响大,精确度不高；差压式也称节流式流量传感器，利用流体流经节流装置时产生的压力差实现流量测量,常用于工业生产中本系统采用机械式流量传感器。机械式流量传感器也称叶轮式流量传感器从叶轮形式分成单束旋翼式、多束旋翼式、垂直螺翼式、

19、水平螺翼式、涡轮式,机械式流量传感器价格便宜、维修方便、对工作条件的要求相对不高,现在世界以上的集中供热供冷计费系统的流量计装置采用的都是机械式流量传感器。本次智能热量表系统采用无磁传感方式。无磁法的原理是：阻尼振荡电路由电感和电容组成,电感下方为旋转叶轮,其上有半圆形金属膜片,当叶轮旋转时,电感产生有阻尼和无阻尼振荡,借以产生计数信号,以实现流量的测量。其特点为：微功耗,维持电池寿命超过10年,二个振荡线圈,辨别叶轮转向,可用于冷热表叶轮无磁铁,不受介质水锈影响。3.3 液晶显示LCD选择LCD液晶显示器目前已广泛应用于通讯电子设备、仪器仪表等多个低功耗应用系统中,它具备功耗低、体积小、显示

20、内容多样、超薄易携带等诸多优点。字符型液晶显示器是一种用57点阵图形来显示的液晶显示器,可以根据显示的容量不同分为1行16个字、2行16个字以及2行20个字等。最常用的是2行16个字,本次热量表系统设计中采用的液晶模块1602即为2行16个字的液晶显示器,其主要特点是显示操作简单,且价格低廉。3.4 掉电记忆模块AT24C04是一款基于IIC 串行传输的可擦除和可编程只读存储器,其内部含有512个字节(8bit/字节)的数据容量。采用的CATALYST公司先进的CMOS技术实质上是减少了器件的功耗, AT24C04内部还有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行单字节读写操作或者多

21、字节读写操作来提高读写的效率,另外,它还具有专门的写保护功能,是通过引脚电平的高低来实现。通过器件地址的输入端A0、A1和A2可以实现最多将4个AT24C04器件连接到总线上。AT24C04此器件是支持IIC总线数据传送协议的,在IIC总线协议中规定有,作为发送器的是那些将数据传送到总线的所有器件,而可以作为接收器的则是从总线接收数据的所有器件。其中用来控制数据传送的是产生串行时钟以及所有起始与停止信号的主器件。3.5 单片机的选择P89V51RD2是Philips公司生产的一款80C51微控制器，包含64KB Flash和1024字节的数据RAM。P89V51RD2的典型特性是它的X2方式选

22、项。利用该特性，设计者可使应用程序以传统的80C51时钟频率（每个机器周期包含12个时钟）或X2 方式（每个机器周期包含6个时钟）的时钟频率运行，选择X2方式可在相同时钟频率下获得2倍的吞吐量。从该特性获益的另一种方法是将时钟频率减半来保持特性不变，这 样可以极大地降低EMI。Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程（ISP），ISP允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程。应用固件的 产生/更新能力实现了ISP的大范围应用。 5V的工作电压，操作频率为040MHz。3.6 本章小结本章节具体分析了户用热量表系统的五个模块,即温度传感器进水口与出水口、流量传感器、微控制器、掉电记忆、液晶

23、显示等,分别选出适合系统各模块功能实现的器件。 4 系统硬件电路设计4.1 温度检测模块电路设计下图4-1中所示为作为进水口和出水口温度传感器,与单片机的连接电路原理图图4-1 PT1000与单片机连接控制器发送ROM指令存在脉冲复位控制器对PT1000操作设计流程图如图4-2所示控制器发送存储器操作指令 执行或数据读写 图4-2 控制器对PT1000的操作流程 Void read_onetemp_In（unsigned char *datTm）Onewire_Init_In();Onewire_writebtte_in(0xCC);Delay_Xms(2);PT1000_memcmd_in(

24、0x44);Delay_Xms(3);Onewire_Init_In();Onewire_writebyte_in(0xCC);PT1000_memcmd_in(0xBE);PT1000_ReadDat_in(2,datTm);4.2 流量检测模块电路设计本次设计方案流量计与单片机连接如图4-3所示图4-3 流量传感器与单片机连接微控制器读取程序代码如下：Void Counter(void) If(TF0=1)TH0=0x00;TL0=0x00;N=0xFF;Else N=(TH08/TL0);TH0=0x00; TL0=0x00;TR0=1;4.3 单片机P89V51RD2电路模块设计P89

25、V51RD2引脚图如图4-4：图4-4 P89V51RD2引脚图微控制器P89V51RD2在系统中主要实现热量的计算和发送热量数据的功能。void Calculater(void) Unsigned int T;T=(datin1&0x07)*256+datin0)-(datout1&0x07)*256+datout0);If(datIN1&0x07)*256+datin0)=4294900000) Uart_send=1;Else Uart_send=0;4.4 最小电路设计单片机系统是典型的数字时序电路,单片机工作的前提条件就是要满足最小系统硬件电路的连接,这样对单片机进行植入程序,对最小

26、系统进行供电,那么单片机就可以工作,可以完成一定的任务。单片机的最小系统应包括晶体振荡器电路和有效的复位电路,本设计最小系统见下图4-5所示。4-5图4-5 最小系统图4.5 LCD模块设计1602字符型LCD液晶显示器通常有14条引脚线或者16条引脚线,而多出来的条线为背光电源线。其引脚图如图4-6所示。图4-6 LCD引脚图本次系统设计过程中,在系统上电启动时设计了会显示制作人的姓名这一步骤,其程序代码为：Void dwq(void)Unsigned char X14=(“do:duweiqi”),a=0x80,i;WriteCommandLCM(0x01,1);For(i=0;i14;i

27、+,a+)Display_Lcd(Xi,a);For(i=0;i0)i-;goto RT;Unsigned long heatget(void)Unsigned char heat4=0,0,0,0,judge1,j=3;Unsigned long back;WT: judge1=IICRead(heat,0,4); If(judge1=0&j0) j-;goto WT;back=heat3*16777216+heat2*65536+heat1*256+heat0;return(back);4.7电平转换电路电平转换电路：在不同的数字系统中,其电平标准是不同的。该系统中就包括了TTL电平标准和

28、RS-232电平标准,要实现两个标准的正常通信,必须进行电平转换。由于RS-232信号电平与MCS51型单片机信号电平不一致,在串行通信的接口电路中选用MAX232CPE芯片作为信号电平转换芯片,实现TTL电平和RS-232接口电平之间的转换。一片MAX232CPE芯片可完成2路电平转换。其与单片机连接图如图4-9所示图4-9 MAX232与单片机连接图程序代码：If（Uart_send=1）Send_Q(Q);Uart_send=0;Q=0;4.8电路原理图设计随着电子技术的飞速发展,新型电子器件和集成电路的应用日趋广泛,电路复杂程度也越来越高。因此通过计算机进行电子电路的辅助设计成为设计制

29、作电路板的一个基本手段。电路原理图的设计过程一般可以按图4-10所示的设计流程进行。本次设计的系统整体电路原理图如图4-11所示。存盘打印进行布线及调整调整元器件布局放置元器件加载元件库设置图纸大小开始图4-10 电路原理图设计流程图4-11 系统整体电路原理图4.9 本章小结本章节具体分析了家用热量表系统的六个模块,即温度传感器进水口与出水口、流量传感器、微控制器、掉电记忆、液晶显示和pc机远程读数等,分别选出适合系统各模块功能实现的器件,针对本设计中所需要的相关性能进行相应的模块设计,绘制出其与微控制器的连接接口电路,最后运用软件做出家用热量表系统的整体电路原理图。5 系统软件设计及仿真5

30、.1 系统总体设计方案本次设计的热量表系统的软件部分主要包括有温度读取、流量读取、液晶显示、读写以及PV89V51RD2串口数据发送五个部分,而且整个系统都集成在一个工 程中。其中,对于LCD的操作和EEPROM的读写,均需有非常严格的时序要求。而为了防止中断破坏时序,造成影响,且本次设计中也确实没有非用中断的需要,所以软件中关闭了单片机的中断系统。主程序流程图如下图5-1所示EEPROM读数串口初始化IIC初始化LCD初始化温度初始化设置看门狗喂狗向PC发送数据PC发送?读取数据存储数据存储数据?显示热量热量计算读取流量显示温度读取温度显示制作人YNN Y图5-1 主程序流程图5.2 初始化

31、模块设计系统初始化流程如图5-2所示。下面主要讲述各个初始化部分的程序设计初始化结束计数器初始化EEPROM初始化看门狗初始化Pt1000初始化初始化开始图5-2 初始化流程图(1)看门狗初始化看门狗设置的主要目的是防止程序跑飞,其原理是：看门狗定时器设定一定的时间,此段时间为所有用户程序一定能执行完该程序的时间段。设置好此时间后,用户程序必须在设定时间内清零看门狗计数器的值,使得计数器重新进行计数。如CPU执行正确,看门狗计数器则可以在规定时间内被用户程序予以清零。而若CPU程序跑飞,即PC值指向用户程序外时,看门狗计数器便得不到用户程序清零,则发生溢出从而导致CPU的复位。WDTC=0x8

32、9;WDTD=0x80;WDTC=WDTC|0x80；(2)PT1000初始化PT1000的初始化程序框图如图5-3所示清标志位令PT=0等待480960us返回延时置标志位PT=0令PT=1等待1560us开始图5-3 PT1000初始化流程图Void onewire_in(void)PTIn=1;NOP();PTIn=0;Delay_Xus(111);Delay_Xus(125);PTIn=1;Delay_Xus(15);While(PTIn)NOP();Delay_Xus(60);PTIn=1;(3)LCD初始化对初始化操作之前,需要了解其相关指令。的初始化流程如5-4图所示。清屏指令功

33、能l 清除液晶显示器l 光标归位,即将光标撤回液晶显示屏的左上方l 将地址计数器的值设为。指令码0x01模式设置指令功能: 设定每次定入1位数据后光标的移位方向,并且设定每次写入的一个字符是否移动。指令码0x06,设置为AC+1模式,显示不移动。显示开关控制指令功能:控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。指令码0x0C,设置为显示功能开,无光标,光标不闪烁。功能设定指令功能:定数据总线位数、显示的行数及字型。指令码0x38,设置为8位并行，显示两行5*7点阵显示。Void lcminit(void)WriteCommandLcm(0x01,0);WriteCommandLcm(0x

34、38,0);Delay_Xms(4);WriteCommandLcm(0x38,0);Delay_Xms(4);WriteCommandLcm(0x01,1);WriteCommandLcm(0x0C,1);WriteCommandLcm(0x06,1);(4) IIC初始化IIC两线即串行数据SDA和串行时钟SCL线在连接到总线的器件间传递信息。线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定。数据线的高或低电平状态只有在线的时钟信号为低电平的时候才能改变。总线的空闲状态表现为SDA和SCL都一直保持高电平状态。Void_IIcInit(void)SCL=0;IICstop();5.3 软件仿真我们

35、在完成单片机系统仿真电路图设计后,即可以开始仿真运行KEILC下编写的C语言源程序生成的HEX程序文件,可打开系统单片机属性窗口,在“Program Files”选项中选择对应的文件。在仿真电路和程序都没有问题时,直接单击protues主窗口下的“运行”按钮,即可仿真运行系统。此时，块中可见制作人姓名拼音,如图5-4图5-6制作人拼音大约1,显示模块显示进出水口温度分别为85,显示图形放大如图5-7所示图5-7 上电复位温度显示运行10s左右时,LCD模块显示如图5-8所示,图中可见进水口和出水口的温度数据,以及此时的热量数据。当系统运行1min左右时,再次观察模块显示,如图5-9,此时的热量

36、数据已由10s左右的J量级自动跳转至KJ量级图5-8 系统运行10s时LCD显示图5-9 系统运行1min时LCD显示本设计软件仿真结果显示通过设定进出水温度,计量脉冲个数,LCD1602中可显示所消耗的热量。基本实现了本次设计的热量表的计量及显示功能。5.4 本章小结本章节先讲述系统总体设计方案，在分模块阐述了系统软件设计。分析了热量表仿真过程，得到仿真结果显示该系统设计基本实现了家用热量表热量计量功能。6 总结与展望本设计方案实现了用单片机进行家用热量的采集和显示、对进水口温度和出水口温度的采集和显示、对水流流量信号的采集、热量的计算和硬件与软件的设计。本方案设计了较完整的热量表系统。进水

37、口和出水口温度采集,采用集成的温度传感器,外部干扰不会影响数据的正确性,抗干扰能力较强采用EEPROM记录数据,实现掉电保护,防止因意外情况的出现而使数据丢失系统程序中采用了看门狗,防止因程序跑偏等故障影响热量表的工作,在出现故障时系统自动复位,从而增加系统工作的可靠性。但是由于时间、水平和经验有限,还有许多不足之处,有改进的余地：液晶显示只考虑了成本和基本功能实现,并没有考虑外观美观等问题,所以直接采用了,显得有些简单和单调。对于选择上,只考虑了可行性,并没有太多考虑低功耗,直接采用51系列单片机,事实上,可以考虑采用MSP类型的低功耗单片机,以减少整个系统的功耗。 参考文献1 罗琴.基于M

38、SP430单片机的智能热量表的研究D.硕士学位论文.江西:南昌大学，2007-122 陈雷.无线网络化热计量系统的设计与实现D.硕士学位论文.辽宁:沈阳理工大学，2008-123 王树铎.关于我国热量表的历史、现状和发展J.行业综述.2005（5):66674 赵继文,何玉彬.传感器与应用电路设计M.北京:科学出版社，2002.1005 董亮星.安装热量表应注意的几个问题J.中国计量,2004(9):57-576 翟春媚.户用热量表系统设计D.硕士学位论文.云南:云南大学，2011-57 周润景,张丽娜,丁莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真M.北京:北京航空航天大学出版社，2010

39、.018 Adunka.F.Testing heat meters with regard to quality assurance Fuel and Energy AbstractsJ.Volume:37,Issue:2,March,1996:152-1539 D.W.CALDWELL.A Distributed Spacecraft Thermal Control Architecture Using the Dallas Semiconductor MicroLan ProductsJ.Digital Avionics Systems Conference,1997(10):l-810

40、李光飞,李良儿,楼然苗等.单片机C程序设计实例指导M.北京:北京航空航天大学出版社,2005.0511 郭兰兰.单流束无磁式热量表的研制D.硕士学位论文.山东:山东大学，2004-512 杜勇.热量表标准中应允许使用数字温度传感器J.暖通空调,2011(9):21-2213 罗洪平.热量表检定的现状和发展J.仪器仪表标准化与计量,2011(4):15-1614 李玉峰.基于MSP430的预付费智能热量表研究D.硕士学位论文.黑龙江:哈尔滨工业大学，2010-615 王东伟,金志军,史振东等.国家级热能表检定装置的建立(J).现代测量与实验室管理,2005(3):11-1316 陈海宴.51单片

41、机原理及应用: 基于KeilC与ProteusM.北京:北京航空航天大学出版社，2010.60 致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师王春花老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！30