【文章內(nèi)容簡介】 市場上銷售的流量計(jì)，與單片機(jī)的接口只能使用 RS232。 RS232 是異步通訊中最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，適用于數(shù)據(jù)中端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間的接口。在微機(jī)通訊中，通常使用 的 RS232 接口信號(hào)是九根引腳。圖 流量計(jì)部分超聲波流量計(jì)工作原理如下： 逆流換能器 流量方向 ? 順流換能器 XL D?第二章 熱量表硬件電路設(shè)計(jì)6圖 時(shí)差法超聲波流量測量原理用一對超聲波換能器相互交替收發(fā)超聲波，通過測量超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時(shí)間之差來間接測量流體的流速，再通過流速來計(jì)算流量的一種方法。順流和逆流時(shí)間：T = （21）u?VCOSL?T = （22）d?式中 C 為超聲波在介質(zhì)中的聲速，V 為流體介質(zhì)的流動(dòng)速度。經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得：V= （23）X2?流量 Q= （24）dtVD?4? 顯示電路的設(shè)計(jì)在顯示部分的設(shè)計(jì)中，采用數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，如果將數(shù)碼管直接與單片機(jī)連接，除了硬件電路簡單之外，似乎沒有太多的優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)選用專用的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)，優(yōu)點(diǎn)就顯現(xiàn)出來了。數(shù)碼管的顯示全部采用動(dòng)態(tài)掃描方式，都可以連接 8 個(gè)數(shù)碼管，控制方式都比較簡單。在設(shè)計(jì)中，采用 CH451 作為數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片CH451。CH451 是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制以。P 監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451 內(nèi)置 RC 振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行 64 鍵的鍵盤掃描；CH451 通過可以級(jí)聯(lián)的串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復(fù)位和看門狗等監(jiān)控功能。南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7圖 顯示部分 鍵盤電路的設(shè)計(jì)在鍵盤部分，由于顯示以及功能的需要，按鍵不少于 12 個(gè)，所以使用非編碼式的3*4 矩陣式鍵盤。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣,它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備,通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令,實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)對話。鍵盤上閉和鍵的識(shí)別是由專用硬件實(shí)現(xiàn)的,稱為編碼鍵盤,靠軟件實(shí)現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。在此次設(shè)計(jì)中，由用擴(kuò)展的 8155 的 PA0 口的低四位和 P0 口的高三位組成 4X3 矩陣結(jié)構(gòu)形式的 12 個(gè)鍵組成，考慮到在此次設(shè)計(jì)中鍵盤的作用僅僅是輸入焓系數(shù)值,并不是時(shí)時(shí)在用,因此設(shè)定了采用中斷方式實(shí)現(xiàn), 因此定義十二個(gè)鍵,其中兩個(gè)功能鍵十個(gè)為數(shù)字鍵即可。由于串行顯示管理芯片 CH451 廣泛地應(yīng)用于智能儀表當(dāng)中，在具體應(yīng)用過程中，它接收所要顯示的數(shù)據(jù)并將其顯示在 LED 顯示器上,動(dòng)態(tài)地掃描管理著顯示，該芯片本身只需 3 根線就可與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)接口，硬件連接簡便，軟件編程容易。尤其用在單片機(jī)擔(dān)負(fù)繁忙數(shù)據(jù)處理任務(wù)的系統(tǒng)中，節(jié)省單片機(jī)用于顯示掃描的時(shí)間，更顯出其優(yōu)越性。第二章 熱量表硬件電路設(shè)計(jì)8圖 8155 芯片及鍵盤南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9第三章 熱量表總體軟件設(shè)計(jì) 熱量表工作原理 熱量表系統(tǒng)由流量傳感器、供回水溫度傳感器及計(jì)算、顯示裝置組成。在熱交換系統(tǒng)中安裝熱量表，配對溫度傳感器分別安裝在熱交換入口和出口管道上。當(dāng)水流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，流量傳感器發(fā)出流量信號(hào)，配對溫度傳感器分別檢測出入口和出口溫度信號(hào)，積算器采集流量、溫度信號(hào)，根據(jù)與溫度相關(guān)的熱量系數(shù)和體積、溫差計(jì)算出采暖系統(tǒng)所消耗的熱能值，顯示載熱液體從入口至出口所釋放的熱量值。熱量表系統(tǒng)的工作原理圖如圖 供水管道計(jì)算測量與通信模塊回水管道 總線 圖 熱量表系統(tǒng)工作原理熱量表安裝在供熱系統(tǒng)的供水管道上，并將溫度傳感器分別裝在進(jìn)、回水管道上。當(dāng)熱水以一定溫度從進(jìn)水管注入一個(gè)熱交換器，用戶在通過熱交換獲取能量的同時(shí)，熱水便以較低的溫度從回水管流出。一段時(shí)間內(nèi)用戶所消耗的熱量為所供熱水的流量和供回水的溫度差的乘積對時(shí)間的積分。其計(jì)算公式簡化為： Q=K*V* T （3?流量傳感器 供水溫度傳感器K 系數(shù)計(jì)算溫差計(jì)算總線驅(qū)動(dòng)硬件乘法器散熱器數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)保存回水溫度傳感器第三章 熱量表總體軟件設(shè)計(jì)101）式中：Q 為吸收的熱量，K 為熱焓修正系數(shù)(可以通過水的密度與焓值表查詢)，T 為進(jìn)回水溫差， V 為熱水體積瞬時(shí)流量。實(shí)際測量時(shí)，當(dāng)測量的時(shí)間間隔 t 很小時(shí)，? ?水溫的變化很小，可近似認(rèn)為溫差 T 恒定，從而積分式轉(zhuǎn)為累加和? Q = =Q +q （3n?iq11?n2） 系統(tǒng)資源分配RAM 地 址 分 配 ： 首 地 址 0000H， 末 地 址 1FFFH， 芯 片 6264。ROM 地 址 分 配 ： 首 地 址 0000H， 末 地 址 1FFFH， 芯 片 2764。AT89C51 端 口 分 配 ：P0 口 ： 雙 向 數(shù) 據(jù) 端 口 及 低 8 位 地 址 線 口P2 口 ： 高 8 位 地 址 線 口： 溫 度 傳 感 器 1 輸 入 口： 溫 度 傳 感 器 2 輸 入 口： CH451 控 制 端 1： CH451 控 制 端 2： CH451 控 制 端 3： INT0， 接 收 流 量 信 號(hào)： WR 端 ， 寫 控 制 端： RD 端 ， 讀 控 制 端直 接 尋 址 位 分 配34H 定 時(shí) 結(jié) 束 標(biāo) 志 位 高 電 平 標(biāo) 示 己 結(jié) 束內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 分 配50H 存 放 溫 度 差 值 結(jié) 果53H 存 放 熱 量 累 積 值57H 存 放 流 量 體 積 值 主程序的設(shè)計(jì)南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11在此次設(shè)計(jì)中，采用模塊化的編程思想。要實(shí)現(xiàn)智能儀表的預(yù)期功能，需要編制調(diào)試大量的軟件程序，工作量非常大。這么煩瑣的程序需要采用模塊化方法進(jìn)行編程，即將一個(gè)大的程序分成若干個(gè)小的模塊，各個(gè)程序模塊可以分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使程序的調(diào)試、修改和維護(hù)變得比較容易。程序量可以由不同的人同時(shí)分別編寫不同的模塊，從而能夠加快程序編制的進(jìn)度。將系統(tǒng)軟件分割為主程序和若干個(gè)子程序，各個(gè)子程序之間采用結(jié)構(gòu)良好的轉(zhuǎn)移和調(diào)用，這樣各個(gè)模塊可有效地組合成一個(gè)整體，使流程明確地從一個(gè)程序模塊轉(zhuǎn)移到下一個(gè)程序模塊。在這個(gè)過程中，必須嚴(yán)格注意控制使用任意轉(zhuǎn)移語句，以提高程序運(yùn)行效率和可靠性。在熱量控制表的軟件設(shè)計(jì)中，我們綜合采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程方法對系統(tǒng)進(jìn)行軟件編制和調(diào)試。在本系統(tǒng)中，主要采用C語言進(jìn)行程序編制。利用Keil C程序編譯器進(jìn)行C語言的編輯、調(diào)試、編譯和仿真。主程序流程圖如下：第三章 熱量表總體軟件設(shè)計(jì)12開始讀流量傳感器脈沖讀溫度計(jì)算差值計(jì)算處理脈沖發(fā)送處理顯示更新斷電標(biāo)志存儲(chǔ) ROM熱量累計(jì)量存入 ROMCPU 休眠電壓低？初始化NOYES圖 主程序流程圖在本系統(tǒng)中，軟件主要由主程序和若干中斷服務(wù)子程序組成。中斷服務(wù)子程序主要由以下幾部分組成:（1） 流量通訊子程序：RS232接口通訊程序。（2） 溫度測量子程序：采集進(jìn)回水溫度。（3） 焓值設(shè)定子程序: 設(shè)定熱焓系數(shù)。（4） 熱量計(jì)量程序：熱量計(jì)量程序又可分為進(jìn)水/出水口溫度采集、室溫信號(hào)采集和熱量計(jì)算三部分。南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13第四章 熱量表軟件詳細(xì)設(shè)計(jì) 流量串口通訊設(shè)計(jì)熱量表與主機(jī)通訊通過 RS232 來實(shí)現(xiàn),AT89C51 芯片中的串行接口 UART 給這方面的應(yīng)用提供了很大的方便,可以在 CPU 很少干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)全雙工通信。一般的串行通信要關(guān)心的是以下幾個(gè)參數(shù)：(1) 波特率 如 9600b/s,指每秒傳送 9600 位。第三章 熱量表總體軟件設(shè)計(jì)14(2) 每幀有幾比特?cái)?shù)據(jù)。(3) 是否校驗(yàn)，有奇校驗(yàn)，偶校驗(yàn)或不校驗(yàn)。(4) 有幾個(gè)停止位。單片機(jī)內(nèi)部，用定時(shí)器 1 作為波特率發(fā)生器，收發(fā)都在中斷中完成。系統(tǒng)晶振用。通訊程序流程圖如圖 所示：中斷服務(wù)子程序清接收中斷標(biāo)志接收主機(jī)發(fā)來的命令關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場返回將數(shù)據(jù)返回主機(jī)開中斷，恢復(fù)現(xiàn)場圖 流量通訊子程序流程圖 溫度檢測設(shè)計(jì)溫度信號(hào)采集部分有兩只配對的溫度傳感器 DS