【正文】 裝調(diào)整方便。使用該模塊不需要再附加任何其它防磁手段就可以抵抗靜磁干擾。 流量傳感器及其電路 本設(shè)計(jì)選用的無磁流量計(jì)配套 Yx2型電感式無磁模塊。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)?高電平，指示 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 工作過程 首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 Vcc：電源，接＋ 5V。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 外部引腳（如圖 33） IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 9 ADC0809 介紹 有傳感器測(cè)得到電信號(hào)為模式信號(hào)，微處理器進(jìn)行計(jì)算時(shí)使用的是數(shù)字信號(hào)，在這里需要我們把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，本文選用的就是價(jià)格低，技術(shù)成熟的ADC0809 進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 圖 31 電橋電路 由于常用的芯片大多是 5V的，所以我們選擇放大電路時(shí)可以考慮到放大后的電壓 =5V ,因此我們可以次用圖 32 所示的放大電路，放大倍數(shù)為 200 倍，并且放大后的電壓范圍為： 18 ~ 14VV，符合設(shè)計(jì)的安全、可靠的要求。由于我們所測(cè)量的溫度工作范圍為 30℃ —— 60℃， PT100 的電阻的阻值范圍為11 1. 65 ~ 13 4. 7??，所以電橋的輸出電壓為：7. 09 ~ 21 .0 7mv mv。在電橋電路中PT100 在 0℃時(shí)的電阻為 8K，所以決定了與之對(duì)應(yīng)的 R1＝ R2=R3＝ 8K。電路連接如圖 31。 電橋可以消除鉑電阻在測(cè)溫下限時(shí)自身電阻的影響，并且輸出信號(hào)反映的只是電阻值的變化量，這樣可以有效的利用 A／ D 轉(zhuǎn)換器，提高測(cè)量精度。所以這種方法對(duì)于電流源的要求很高，不易實(shí)現(xiàn)。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 8 第三章 硬件及其電路的設(shè)計(jì) 傳感器及其電路 溫度傳感器及其電路 有公式（ ）得到，在工作溫度為 30℃ —— 60℃的范圍內(nèi)， PT100 的阻值變化并不是很大，因此在使用 PT100 時(shí)如何精確測(cè)量阻值的微小變化是溫度測(cè)量的關(guān)鍵。 如今國(guó)內(nèi)在這方面已經(jīng)有很多成熟的模塊實(shí)現(xiàn)無磁流量測(cè)量，利用這些模塊可以直接將葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)輸出為脈沖信號(hào)。實(shí)際上葉輪的轉(zhuǎn)速總是有一個(gè)限制的，一般不會(huì)超過20r／ s，對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)的工作頻率來說，這點(diǎn)完全可以滿足計(jì)量的要求。使之分別輸出 0、 1信號(hào)，則葉輪轉(zhuǎn)過一圈就相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)波形信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量。 流量傳感器的工作原理 RC阻尼振蕩無磁式流量測(cè)量方法基本原理如下： 葉輪上方固定一個(gè)同軸的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的一半敷有銅或其他有阻尼性的金屬。此機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)經(jīng)一種無磁非接觸式傳感器將其轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào) 送至微處理器，同時(shí)計(jì)算出流體流量的。 為了能夠克服以上各種流量計(jì)的缺點(diǎn)，本文將采用先進(jìn)的無磁流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量。 它是按法拉第定律測(cè)量熱水的流量，與超聲波 ?樣 ， 其內(nèi)部也沒有任何可動(dòng)部件。它運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪音，而且要求流體具有較高的流速，以產(chǎn)生旋渦。 （ 3）渦街流量計(jì)。它是通過波在水中的傳輸速度在順?biāo)骱湍嫠鞯姆较虿煌蟪鰺崴牧魉伲M(jìn)而計(jì)算出熱水的流量。如果水中含有的雜物過多就會(huì)葉輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。它是通過葉輪的轉(zhuǎn)速測(cè)量熱水的流量。 在溫度為 0 ℃ —— 650℃ 的范圍內(nèi)，鉑電阻的阻值與溫度的關(guān)系如公式（ ） 20 (1 )tR R at bt? ? ? （ ） 式中： Rt—— 溫度為 t ℃ 時(shí)的溫度； R0—— 溫度為 0 ℃ 時(shí)的溫度； a、 b—— 分度系數(shù)， 10a ???/℃， 10b ?? ? ? /℃； .3 流量傳感器的選擇及測(cè)量原理 流量傳感器的選擇 有 節(jié)我們分析得到體積流量測(cè)量應(yīng)用比較廣泛，并且誤差較小。在工業(yè)中 應(yīng)用最廣 是 鉑和銅，并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮?，很 大程度的方便了我們的應(yīng)用，并且價(jià)格比較低、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、應(yīng)用范圍廣，因此我們選擇典型的熱電阻溫度傳感器 pt100 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的溫度傳感器。 （ 1）熱電偶式溫度傳感器是利用 兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱 電勢(shì)的原理進(jìn)行溫度測(cè)量的。系統(tǒng)框架如圖 21。 Q V T k? ?? ? （ ） 式中： Q—— 釋放或吸收的熱量（ J或Ｗｈ） ； V—— 熱液體流過的體積（ m3）； 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 5 △ T—— 進(jìn)水溫度與回水溫度的差（ 0C） ； K—— 熱系數(shù)，它是 載熱液體在相應(yīng)溫度、溫差和壓力下的函數(shù)（ J/m3 0C 或 KW /m3 0C）； 通過（ ）公式我們可以看出，在這里流量傳感器的的選擇不僅決定了測(cè)量的準(zhǔn)確性，而且 直接關(guān)系到測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算的復(fù)雜程度。質(zhì)量測(cè)量的方法容易受到流體的腐蝕性、粘稠度等水質(zhì)的影響，不適合中國(guó)的供暖條件的應(yīng)用。 （ 4）在設(shè)計(jì)中遇到的問題以及解決方法，同時(shí)對(duì)于熱量計(jì)的發(fā)展進(jìn)行展望，預(yù)測(cè)熱量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)及其建議 。 （ 3）軟件的編輯和測(cè)試。通過我們的熱力學(xué)熱量計(jì)量公式我們可以選擇出滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求的傳感器、放大電路、 A/D轉(zhuǎn)換芯片、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、LED顯示及其接口芯片、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路等。通過比較我們將會(huì)選擇出合適的測(cè)量公式，進(jìn)而選擇出合適的傳感器、微處理器等硬件。具體的設(shè)計(jì)如下 ： （ 1）測(cè)量原理的選擇。正因如此，它的研制、開發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試、校準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)化等到都需要相當(dāng)多的技術(shù)投入與資金投入 [4]。 本文研究的主要內(nèi)容 熱量表是一種以單片機(jī)和高精度傳感器為基礎(chǔ)，包含機(jī)械、電子和信息技術(shù)的高科技產(chǎn)品。另一方面我國(guó)的供暖基礎(chǔ)設(shè)施存在這水質(zhì)差、雜志多、管道系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)空置，造成結(jié)垢、氧化及腐蝕等問題。目?jī)?nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 3 前，我國(guó)生產(chǎn)的戶用型熱量表，從功能上主要分為以下幾種：普通計(jì)量型、智能通訊型和預(yù)付費(fèi)型熱量表，其中前兩種 類型的國(guó)外產(chǎn)品很多，對(duì)國(guó)內(nèi)的熱量表產(chǎn)品的開發(fā)研制起到很好的借鑒作用。 國(guó)內(nèi)熱量計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)熱量表的研究始于上世紀(jì) 90年代，一方面認(rèn)真學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外成熟的先進(jìn)技術(shù)，一方面針對(duì)中國(guó)國(guó)情做了大量的自主開發(fā)的努力。 (4)目前正在研發(fā)一種計(jì)量裝置，即通過計(jì)量溫控設(shè)備的開啟時(shí)間 (通斷 閥 )及室內(nèi)溫度 (也可設(shè)定 )，并依據(jù)散熱器尺寸、類型等修正來確定各戶用熱量的分配。該方法的特點(diǎn)是：安裝容易，價(jià)格較低。該方法采用的儀表為測(cè)溫儀表。 與熱量表相比， 熱分配表計(jì)算相對(duì)復(fù)雜；測(cè)量結(jié)果的影響因素較多 ，不宜于批量生產(chǎn) 和大范圍推廣。該方法 是利用散熱器平均溫度與室內(nèi)溫度差值的函數(shù)關(guān)系來確定散熱器的散熱量。這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是，理論上測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格適中，但是安裝比較復(fù)雜，小流量時(shí)對(duì)于流量傳感器的要求比較高?；跓崃勘淼臒嵊?jì)量系統(tǒng)的構(gòu)建方式主要有兩種：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 2 一是采用 IC卡進(jìn)行預(yù)付費(fèi)，通過 IC卡做媒介，一次性完成計(jì)量抄收與收費(fèi)全過程，簡(jiǎn)捷方便。 目前，歐美分戶計(jì)量熱量使用的方法基本是以下四種： (1)直接測(cè)定用戶從供暖系統(tǒng)中獲取的熱量。 70年代末的能源危機(jī)和能源消耗加大了環(huán)境污染，使得節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)成為了舉世矚目的大事。 而本文將通過結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和理論，設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足中國(guó)廣大用戶需求的，并且有效的起到節(jié)能減排作用的新的熱量計(jì)量工具。因此改善圍護(hù)機(jī)構(gòu)節(jié)能只能為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，而溫控計(jì)量才是落實(shí)技能的關(guān)鍵。發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用了能調(diào)節(jié)和控制的供熱系統(tǒng)，鍋爐和管網(wǎng)熱效率很高，城市供熱正在邁出改革步伐， 迫切需要高薪計(jì)量設(shè)備進(jìn)入供熱領(lǐng)域，改變我國(guó)城市目前采暖技術(shù)的落后 [1]. 多年以來，我國(guó)的供熱情況一直是采取集中供熱，一個(gè)小區(qū)一個(gè)集體單位共同使用一個(gè)控制閥，按住宅面積為主要的計(jì)費(fèi)依據(jù)，按季度或者年繳費(fèi)，這樣不僅不 能增強(qiáng)人們的節(jié)能意識(shí)，而且不能滿足不同居民對(duì)供暖的不同需求，也無法衡量供熱的質(zhì)量。 heat meter； temperature transmitter； flow measurement； Heat metering device. 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 目 錄 第一章 緒論 ............................................................ 1 研究背景和意義 .................................................. 1 國(guó)內(nèi)外研究的狀況 ................................................ 1 國(guó)外熱量計(jì)量的狀況 ......................................... 1 國(guó)內(nèi)熱量計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r ....................................... 2 本文研究的主要內(nèi)容 .............................................. 3 第二章 熱量計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................................. 4 熱量計(jì)量數(shù)學(xué)模型 ................................................ 4 熱量表的總體結(jié)構(gòu) ................................................ 5 熱量計(jì)量系統(tǒng)的基本框架及組成 ............................... 5 溫度傳感器的選擇及測(cè)溫原理 ................................ 6 .3 流量傳感器的選擇及測(cè)量原理 ............................... 6 第三章 硬件及其電路的設(shè)計(jì) .............................................. 8 傳感器及其電路 .................................................. 8 溫度傳感器及其電路 ......................................... 8 ADC0809 介紹 ............................................... 9 流量傳感器及其電路 ........................................ 10 AT89C51 介紹 ............................................. 11 鍵盤和 LED 顯示模塊的設(shè)計(jì)及其接口 ............................... 12 LED 數(shù)碼顯示器 .............................