小區(qū)交換站供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設計畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2024-07-26 00:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 四路壓力、兩路流量數(shù)據(jù)，以及兩路開關(guān)量，本課題采用LCD1602液晶顯示器進行溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)顯示，用兩只二極管的亮滅分別代表循環(huán)泵和補水泵的啟停狀態(tài)等開關(guān)量。LCD是液晶顯示器的簡稱，具有功耗低、體積小、無電磁輻射、顯示量大、易于彩色化等一系列優(yōu)點。液晶顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。 LCD1602引腳圖 工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。（16列2行）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。1602采用標準的16腳界面，： 第1腳：VSS為電源地 第2腳：VCC接5V電源正極 第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）?！ 〉?腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器?！ 〉?腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第6腳：E(或EN)端為使能端,高電平時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令?！ 〉?～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。3 硬件電路的設計 單片機最小系統(tǒng)的設計單片機STC12C5A60S2外部晶振為12MHz,一個指令周期為1/12us，其最小系統(tǒng)包括復位電路和時鐘電路。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作時所需的時鐘控制信號，AT89C52單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準的，有條不紊的一拍一拍的工作，時鐘信號直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也可以直接影響單片機的系統(tǒng)穩(wěn)定性。常用的時鐘信號電路設計兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式，本設計從簡化電路方面考慮，采用內(nèi)部時鐘方式。 STC12C5A60S2單片機內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益的反相放大器，該高增益反相放大器的輸人端為芯片引腳（XTAL1），輸出端為芯片引腳（XTAL2），這兩個引腳接石英晶體振蕩器（簡稱晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中電容C1和C2通常選擇30pF左右，電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性?！?2MHz之間，晶振頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率就越高，單片機也就運行更快。復位電路單片機的初始化操作，可以初始化系統(tǒng)，擺脫由于程序運行出錯和操作失誤造成的系統(tǒng)死鎖狀態(tài)。 STC12C5A60S2單片機是通過外部復位電路實行復位功能的，復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本課題采用手動復位。單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖31所示。圖31 STC12C5A60S2的最小系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集電路的設計1）溫度采集模塊的設計DS18B20有8引腳的SO封裝、8引腳μSOP封裝以及3引腳TO—92封裝3種形式。本設計采用的只有三引腳的DS18B20封裝形式，三個引腳分別是GND接地引腳，DQ數(shù)據(jù)輸入或者輸出引腳，VDD電源引腳或者工作在寄生電源時該引腳接地。 DS18B20溫度傳感器與單片機連接圖2）壓力采集模塊的設計壓力變送器所采集的壓力范圍為0~20MPa，輸出的是4~20mA的直流信號，因為單片機具有A/D轉(zhuǎn)換功能的P1口輸入的模擬信號是1~5V的電壓信號，因此， 壓力采集及其信號處理電路要將壓力變送器輸出的4—20mA的電流經(jīng)250Ω的電阻變成15V的電壓，經(jīng)電容濾波后連接到自帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機的P1口。3）濕度采集模塊的設計 流量采集及其信號處理電路 電磁流量計的測量范圍為1~10000（m3/h），輸出信號為420mA電流輸出，須經(jīng)250Ω電阻轉(zhuǎn)換成15V的電壓信號，再經(jīng)電容濾波后送至單片機的P1口。 4）開關(guān)量采集模塊的設計 開關(guān)量采集電路光電耦合器亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。本課題須采集循環(huán)泵、補水泵啟停狀態(tài)等開關(guān)量，設計電路為上電后分別用一個開關(guān)代表控制兩個泵啟停的接觸器線圈的吸合狀態(tài)，輸出的信號經(jīng)過光電耦合器傳送至單片機。 鍵盤輸入與顯示電路的設計1）顯示電路 ： LCD1602液晶界面2）鍵盤電路鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。在一般情況下，鍵盤是由一組排列規(guī)則的按鍵組成的，但鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合。通常，鍵盤開關(guān)利用了機械觸點的閉合和斷開作用，一個電壓信號通過鍵盤開關(guān)機械觸電的斷開和閉合，輸出一個電壓波形。常用的鍵盤界面分為獨立式鍵盤界面和行列式鍵盤界面。由于本設計中只有三個按鍵，故采用設計簡便的獨立式鍵盤界面。獨立式界面鍵盤是最簡單的鍵盤， 鍵盤界面電路原理圖各鍵相互獨立，直接用I/O口線的構(gòu)成單個按鍵電路，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易的判斷出是哪個按鍵按下。此鍵盤電路共3個按鍵，、三個按鍵分別為開始顯示鍵K停止顯示鍵K2和數(shù)據(jù)存儲鍵K3組成。當按下K1時，LCD液晶顯示器開始依次顯示溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)；按下K2鍵，LCD液晶顯示器停止顯示數(shù)據(jù)；按下K3鍵，數(shù)據(jù)暫停與上位機進行數(shù)據(jù)通信，開始進行USB數(shù)據(jù)存儲。 通信模塊的設計本課題的通信模塊采用標準RS232串行通信標準進行與上位機的數(shù)據(jù)通訊，RS323C標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公
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