【正文】 集中供暖電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目 錄 摘要????? ?? ??????? ? ?????????????? 1 關(guān)鍵詞????? ?? ????????????????????? 1 1 前 言 ?????????????????????????????? 2 課題背景和意義?????????????????????????? 2 設(shè)計(jì)方案的可行性??????????????????????? 3 課題內(nèi)容概述?????????????????????????? 3 2 系統(tǒng)總體方案? ????????????????????????? 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ????????????????????????? 4 方案總體設(shè)計(jì)框圖??????????????????????? 4 模塊方案設(shè)計(jì)的選擇??????????????????????? 6 單片機(jī)的選擇???????????????????????? 6 溫度檢測(cè)方案選擇???????????????????????? 6 流量檢測(cè)方案設(shè)計(jì)???????????????????????? 7 壓力檢測(cè)方案設(shè)計(jì)???????????????????????? 7 鍵盤顯示電路方案設(shè)計(jì)?????????????????????? 7 射頻卡接收電路方案設(shè)計(jì)????????????????????? 8 報(bào)警電路方案設(shè)計(jì)???????????????????????? 8 存儲(chǔ)電路與時(shí)鐘電路方案設(shè)計(jì)?????????????????? 8 閥門及驅(qū)動(dòng)控制電路方案設(shè)計(jì)?????????????????? 9 通信電路方案設(shè)計(jì)???????????? ??????????? 9 3 硬件電路設(shè)計(jì)?????????????????????????? 10 單片機(jī) W77E58??????????????????????? 10 單片機(jī) W77E58 引腳功能????????????????????? 10 單片機(jī) W77E58 復(fù)位電路????????????????????? 12 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 13 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)??????????????????? 13 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路????????????????? 14 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 14 TLC2543 的介紹??????????????????????? 14 A/D 轉(zhuǎn)換工作原理??????????????????????? 15 的基準(zhǔn)電源??????????????????????? 15 流量檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 16 ZRNLUG 渦街流量計(jì)? ????????????????????? 16 檢測(cè)電路工作原理??????????????????????? 16 壓力檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 17 壓力傳感器??????????????????????? 17 壓力檢測(cè)電路的工作原理??????????????????? 17 鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 18 鍵盤部分????????????????????????? 18 顯 示部分????????????????????????? 19 鍵盤顯示的借口電路????????????????????? 20 射頻卡接收電路的設(shè)計(jì)????????????????????? 21 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 22 存儲(chǔ)電路與時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)???????????????????? 22 存儲(chǔ)芯片?????????????????????? 22 時(shí)鐘芯片?????????????????????? 23 存儲(chǔ)電 路與時(shí)鐘電路原理圖??????????????????? 23 驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 23 電磁閥的驅(qū)動(dòng)控制電路???????????????????? 23 電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)控制電路???????????????????? 24 通信電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 27 電源電路的設(shè)計(jì)??????????????????????? 28 +5V 電源?????????????????????? ?? 29 +12V 電源??????????????????????? 29 4 軟件設(shè)計(jì)?????????????????????????? 29 主程序設(shè)計(jì)?????????????????????????? 29 溫度子程序設(shè)計(jì)????????????????????????? 31 讀出溫度子程序???????????????????????? 31 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序?????????????????????? 32 電氣量測(cè)量部分程序設(shè)計(jì)??????????? ?????????? 33 顯示數(shù)據(jù)刷新程序設(shè)計(jì)????????????????????? 33 鍵盤子程序設(shè)計(jì)???????????????????????? 33 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)???????????????????????? 35 5 結(jié)論?????????????????????????????? 36 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 37 致謝 ??????????????????????????????? 38 附錄????????????? ??????????????????? 39 1 集中供暖電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 ： 隨著人民生活水平的提高 , 工作節(jié)奏的加快 ,使得集中供暖在全國(guó)大部分地區(qū) ,特別是各大中城市的小區(qū)之中 ,逐步發(fā)展了起來(lái)在新時(shí)代背景下的小區(qū)住戶 , 對(duì)小區(qū)供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了人性化、智能化、數(shù)字化以及高能低耗等更全面的要求。 本設(shè)計(jì)采用 77E58單片機(jī)作為控制裝置的核心，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的自動(dòng)化控制。一方面硬件設(shè)計(jì)中論述了控制器中基本模塊比方說(shuō)溫度檢測(cè)電路所需的 DS18B擴(kuò)展 I/O 口所用的 8255 以及變流器所用的 AD694等芯片的型號(hào)以及功能介紹。 重點(diǎn)闡述了 單片機(jī) 的工作原理、 與各個(gè)功能 之間的接口、 擴(kuò)展、 數(shù)據(jù)傳遞、通信協(xié)議 以及驅(qū)動(dòng) 。 另一方面軟件設(shè)計(jì)中論述了實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能所需的流程。該系統(tǒng)采用單片機(jī) 檢測(cè)傳感器、電閥等相結(jié)合，有效地監(jiān)控了小區(qū)的供暖系統(tǒng) 。 關(guān)鍵詞 ： 供暖 ； 智能控制 ； 溫度；射頻卡； THE DESIGN OF CENTRAL HEATING ELECTRICAL CONTROL SYSTEM Abstract： With the improvement of people39。s living standard, the accelerating pace of work, the central heating system in most parts of the country, especially big cities, is more and more important. The progressive development of the residential households demands the district heating system meets the requirements of intelligent, digital and energy effective. This design uses the 77E58 single chip microputer as the core control device, realized the control with automation. The design of the hardware discussed the basic module controller such as temperature detection circuit for DS18B20, I/O expansion port with 8255 and used the AD694 chip for the converter. Expounded the principle and functions of the interfaces between extension, data transmission, munication protocol and the hard drive. On the other hand, software design discussed the realization of the various functional processes needed. The system uses singlechip microputer detecting sensor, electric valve bination, controls the district heating system effectively. Key words: Heating； Intelligent control； Temperature； Radio frequency card 2 1 前言 課題的前景和意義 隨著社會(huì)能源問(wèn)題日益引起社會(huì)關(guān)注 , 各行業(yè)都在設(shè)法節(jié)能 , 我國(guó)北方的供熱行業(yè)也不例外。隨著城鎮(zhèn)供熱體制改革的推進(jìn) , 停止福利供熱 , 實(shí)行用熱商品化 , 推行供熱分戶計(jì)量是必然趨勢(shì)。這要求供熱公司提供高質(zhì)量的供暖 , 使用小區(qū)供暖式能自主控制室溫 , 不僅可以降低熱費(fèi) , 而且可實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能。 集中供暖具有管理方便、熱源效率高、環(huán)境污染小等許多優(yōu)點(diǎn)。但也存 在很多問(wèn)題，最突出的是節(jié)能與收費(fèi)的問(wèn)題。因?yàn)楣┡前疵娣e收取的，不是按采暖量，再加上沒有一種裝置自動(dòng)控制供熱管道、自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，人工開啟、關(guān)閉閥門又過(guò)于麻煩，所以大多采取開窗通風(fēng)的方式來(lái)降低室內(nèi)溫度，使熱能白白浪費(fèi)掉了；還有，白天大多數(shù)家庭成員或是上班，或是上學(xué)，家里沒人，但暖氣還照常開著，也浪費(fèi)了很多能源。浪費(fèi)熱能，其實(shí)就是浪費(fèi)了用于供暖的煤炭資源。我們萌發(fā)了研究、開發(fā)自動(dòng)控制小區(qū)集中供暖節(jié)能控制器的想法，即利用自動(dòng)控制原理調(diào)節(jié)暖氣的供熱量，解決上班、家中無(wú)人及室溫過(guò)高時(shí)暖氣的熱能浪費(fèi)問(wèn)題。這樣不僅能 為家庭節(jié)省取暖費(fèi)用，也能為國(guó)家節(jié)約很多煤炭資源。 同時(shí)隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一。單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易 [1］ 。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面，而 51 單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以 77e58 芯片為核心，輔以必要的電路，確保了供熱管網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高熱網(wǎng)管理效率，成功控制運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)現(xiàn)代化管理水平，對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行了智能化的集中監(jiān)控和量化管理。 設(shè)計(jì)方案的可行性分析 本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 按照設(shè)計(jì)要求可分為安裝于主管道的主管道控制系統(tǒng)和安裝在建筑物內(nèi)的房?jī)?nèi)控制系統(tǒng)兩部分。主控制器根據(jù)建筑物內(nèi)房間的溫度，控制其主管道流量。一套主管道控制器可以控制相近的建筑物。而屋內(nèi)控制器根據(jù)房間內(nèi)的溫度，控制其主管道流量；采用射頻卡設(shè)置 預(yù)存消耗水量值，預(yù)存水量不足時(shí)，發(fā)出報(bào)警；具有顯示功能，顯示內(nèi)容包括：室內(nèi)溫度，室內(nèi)設(shè)定溫度，用水量，供水 3 溫度、管道流量、通信通道狀態(tài)等信息。其中流量、壓力、通過(guò)傳感器變?yōu)槟M信號(hào)在通過(guò) A\D 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳給控制器也就是單片機(jī)。室內(nèi)控制流量用到了電磁閥，室外用到了電動(dòng)閥，二者需要驅(qū)動(dòng)電路。而電動(dòng)閥門，其驅(qū)動(dòng)電源為交流電壓 220V，電動(dòng)閥門需要 420mA 的電流控制，單片機(jī)發(fā)出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)控制電動(dòng)閥門，電流變換器可用 AD694?？刂破鲝膯纹瑱C(jī)價(jià)格考慮采用 77E58 單片機(jī) 對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量 大的要求，用到了 EEPROM 存儲(chǔ)器。顯示電路采用 LED 顯示溫度、流量等狀態(tài)。溫度傳感器用 DS18B20，壓力傳感器用到 ICS1220。流量傳感器用渦流流量計(jì)；通信電路用到傳輸芯片 RS485；射頻卡用 RS232；報(bào)警電路要用到蜂鳴器等 [2］ 。 課題內(nèi)容概述 本課題用單片機(jī)完成居住室內(nèi)的溫度的自動(dòng)控制及應(yīng)用熱量的計(jì)量，并能對(duì)小區(qū)內(nèi)的主供熱管道的溫度檢測(cè)和控制，獲得小區(qū)的溫度的分布，并作為供熱中心對(duì)供熱壓力、流量和溫度調(diào)整的重要依據(jù)（故障檢測(cè)）。 其設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：（ 1）能根據(jù)房間的設(shè)定溫度，自 動(dòng)調(diào)節(jié)房間的進(jìn)水量，也可以手動(dòng)控制；（ 2）根據(jù)供水的水溫，自動(dòng)換算標(biāo)準(zhǔn)水溫的用水量 ,并實(shí)時(shí)記錄其用水量 ；（ 3）采用射頻卡設(shè)置預(yù)存消耗水量