【文章內容簡介】 市場上銷售的流量計，與單片機的接口只能使用 RS232。 RS232 是異步通訊中最廣泛的標準總線，適用于數據中端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間的接口。在微機通訊中，通常使用 的 RS232 接口信號是九根引腳。圖 流量計部分超聲波流量計工作原理如下： 逆流換能器 流量方向 ? 順流換能器 XL D?第二章 熱量表硬件電路設計6圖 時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中的順流和逆流傳播時間之差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種方法。順流和逆流時間：T = （21）u?VCOSL?T = （22）d?式中 C 為超聲波在介質中的聲速，V 為流體介質的流動速度。經數學推導得：V= （23）X2?流量 Q= （24）dtVD?4? 顯示電路的設計在顯示部分的設計中，采用數碼管進行動態(tài)顯示，在動態(tài)顯示時，如果將數碼管直接與單片機連接，除了硬件電路簡單之外，似乎沒有太多的優(yōu)點。但是當選用專用的數碼管顯示驅動芯片時，優(yōu)點就顯現(xiàn)出來了。數碼管的顯示全部采用動態(tài)掃描方式，都可以連接 8 個數碼管，控制方式都比較簡單。在設計中，采用 CH451 作為數碼管驅動芯片CH451。CH451 是一個整合了數碼管顯示驅動和鍵盤掃描控制以。P 監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451 內置 RC 振蕩電路，可以動態(tài)驅動 8 位數碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能；同時還可以進行 64 鍵的鍵盤掃描；CH451 通過可以級聯(lián)的串行接口與單片機等交換數據；并且提供上電復位和看門狗等監(jiān)控功能。南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文）7圖 顯示部分 鍵盤電路的設計在鍵盤部分，由于顯示以及功能的需要，按鍵不少于 12 個，所以使用非編碼式的3*4 矩陣式鍵盤。鍵盤是由若干個按鍵組成的開關矩陣,它是最簡單的單片機輸入設備,通過鍵盤輸入數據或命令,實現(xiàn)簡單的人機對話。鍵盤上閉和鍵的識別是由專用硬件實現(xiàn)的,稱為編碼鍵盤,靠軟件實現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。在此次設計中，由用擴展的 8155 的 PA0 口的低四位和 P0 口的高三位組成 4X3 矩陣結構形式的 12 個鍵組成，考慮到在此次設計中鍵盤的作用僅僅是輸入焓系數值,并不是時時在用,因此設定了采用中斷方式實現(xiàn), 因此定義十二個鍵,其中兩個功能鍵十個為數字鍵即可。由于串行顯示管理芯片 CH451 廣泛地應用于智能儀表當中，在具體應用過程中，它接收所要顯示的數據并將其顯示在 LED 顯示器上,動態(tài)地掃描管理著顯示，該芯片本身只需 3 根線就可與單片機實現(xiàn)接口，硬件連接簡便，軟件編程容易。尤其用在單片機擔負繁忙數據處理任務的系統(tǒng)中，節(jié)省單片機用于顯示掃描的時間，更顯出其優(yōu)越性。第二章 熱量表硬件電路設計8圖 8155 芯片及鍵盤南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文）9第三章 熱量表總體軟件設計 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。當水流經系統(tǒng)時，流量傳感器發(fā)出流量信號，配對溫度傳感器分別檢測出入口和出口溫度信號，積算器采集流量、溫度信號，根據與溫度相關的熱量系數和體積、溫差計算出采暖系統(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、回水管道上。當熱水以一定溫度從進水管注入一個熱交換器，用戶在通過熱交換獲取能量的同時，熱水便以較低的溫度從回水管流出。一段時間內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間的積分。其計算公式簡化為： Q=K*V* T （3?流量傳感器 供水溫度傳感器K 系數計算溫差計算總線驅動硬件乘法器散熱器數據顯示數據保存回水溫度傳感器第三章 熱量表總體軟件設計101）式中：Q 為吸收的熱量，K 為熱焓修正系數(可以通過水的密度與焓值表查詢)，T 為進回水溫差， V 為熱水體積瞬時流量。實際測量時，當測量的時間間隔 t 很小時，? ?水溫的變化很小，可近似認為溫差 T 恒定，從而積分式轉為累加和? 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 據 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： WR 端 ， 寫 控 制 端： RD 端 ， 讀 控 制 端直 接 尋 址 位 分 配34H 定 時 結 束 標 志 位 高 電 平 標 示 己 結 束內 部 數 據 存 儲 器 分 配50H 存 放 溫 度 差 值 結 果53H 存 放 熱 量 累 積 值57H 存 放 流 量 體 積 值 主程序的設計南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文）11在此次設計中，采用模塊化的編程思想。要實現(xiàn)智能儀表的預期功能，需要編制調試大量的軟件程序，工作量非常大。這么煩瑣的程序需要采用模塊化方法進行編程，即將一個大的程序分成若干個小的模塊，各個程序模塊可以分別進行設計，從而使程序的調試、修改和維護變得比較容易。程序量可以由不同的人同時分別編寫不同的模塊，從而能夠加快程序編制的進度。將系統(tǒng)軟件分割為主程序和若干個子程序，各個子程序之間采用結構良好的轉移和調用，這樣各個模塊可有效地組合成一個整體，使流程明確地從一個程序模塊轉移到下一個程序模塊。在這個過程中，必須嚴格注意控制使用任意轉移語句，以提高程序運行效率和可靠性。在熱量控制表的軟件設計中，我們綜合采用模塊化編程和結構化編程方法對系統(tǒng)進行軟件編制和調試。在本系統(tǒng)中，主要采用C語言進行程序編制。利用Keil C程序編譯器進行C語言的編輯、調試、編譯和仿真。主程序流程圖如下：第三章 熱量表總體軟件設計12開始讀流量傳感器脈沖讀溫度計算差值計算處理脈沖發(fā)送處理顯示更新斷電標志存儲 ROM熱量累計量存入 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子程序組成。中斷服務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：采集進回水溫度。（3） 焓值設定子程序: 設定熱焓系數。（4） 熱量計量程序：熱量計量程序又可分為進水/出水口溫度采集、室溫信號采集和熱量計算三部分。南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文）13第四章 熱量表軟件詳細設計 流量串口通訊設計熱量表與主機通訊通過 RS232 來實現(xiàn),AT89C51 芯片中的串行接口 UART 給這方面的應用提供了很大的方便,可以在 CPU 很少干預的情況下實現(xiàn)全雙工通信。一般的串行通信要關心的是以下幾個參數：(1) 波特率 如 9600b/s,指每秒傳送 9600 位。第三章 熱量表總體軟件設計14(2) 每幀有幾比特數據。(3) 是否校驗，有奇校驗，偶校驗或不校驗。(4) 有幾個停止位。單片機內部，用定時器 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：中斷服務子程序清接收中斷標志接收主機發(fā)來的命令關中斷保護現(xiàn)場返回將數據返回主機開中斷，恢復現(xiàn)場圖 流量通訊子程序流程圖 溫度檢測設計溫度信號采集部分有兩只配對的溫度傳感器 DS