【正文】 nsor, were measured with water temperature and heating water。我國(guó)的建筑能耗很高，是發(fā)達(dá)國(guó)家的3 倍多，而城市供暖是建筑能耗的主要部分，發(fā)達(dá)國(guó)家大多采用能調(diào)節(jié)和控制的供熱系統(tǒng)。多年來，我國(guó)一直采用計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代的全福利式居民取暖體制，以居民小區(qū)為單位，共用一個(gè)控制閥，以住宅面積為熱量的計(jì)量依據(jù)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和個(gè)人需求的提高，對(duì)取暖的質(zhì)量要求越來越高，越來越多樣化，有人寧愿多花一些錢來享受一個(gè)暖冬，有人根據(jù)自己經(jīng)濟(jì)條件喜歡經(jīng)濟(jì)一點(diǎn)，過得去就行。而現(xiàn)在所有的供暖方式，只要是同一個(gè)供暖單位供熱，都只能是一樣，根本無法滿足用戶自己調(diào)節(jié)的要求。在現(xiàn)有的供熱體制下，取暖費(fèi)交給供熱單位后，這一冬季的取暖全在供熱單位的控制下，無法建立有效監(jiān)督機(jī)制。只有按實(shí)際供熱量收費(fèi)，才能調(diào)動(dòng)用熱和供熱的雙方積極性，節(jié)能工作才能真正落實(shí)。熱量表能實(shí)現(xiàn)把熱量作為一種商品供應(yīng)千家萬戶。一個(gè)完整的熱量表由三個(gè)部分組成:流量傳感器，用以測(cè)量流經(jīng)熱交換系統(tǒng)的熱水流量；配對(duì)溫度傳感器，分別測(cè)量供暖進(jìn)水和同水溫度；計(jì)算顯示器，根據(jù)與其相連的流量傳感器和溫度傳感器提供的流量和溫度數(shù)據(jù)，通過熱量公式計(jì)算出從熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。在這三種熱量表中，霍爾式熱量表是通過霍爾效應(yīng)測(cè)量水的流量。電磁式熱量表是按法拉第定律測(cè)量水的流量，其測(cè)量腔體內(nèi)部沒有任何可動(dòng)部件，但對(duì)供熱介質(zhì)的電導(dǎo)率要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，功耗大，在用戶中使用較少。優(yōu)點(diǎn)是量程大、計(jì)量精度高。這種結(jié)構(gòu)靈活，不受安裝空間限制，缺點(diǎn)是安裝調(diào)試麻煩。只有采用高質(zhì)量的的熱量表，才能滿足用戶和供熱商的雙方利益。在 80 年代初期，采暖計(jì)費(fèi)制度己經(jīng)在歐美國(guó)家普及了，實(shí)施供熱計(jì)量計(jì)費(fèi)方法也逐步得到完善，熱量計(jì)量技術(shù)也已經(jīng)基本成熟。由于我國(guó)熱量表方面的研究處于初級(jí)階段，存在一定上的盲目性和探索性，研究中遇到了一些問題和爭(zhēng)議，考慮到國(guó)外的國(guó)情各國(guó)內(nèi)的又不一樣，只能靠自己摸索。國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)的計(jì)量方法及儀表基本是采用樓棟熱表和熱水流量表計(jì)量方法，國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)工程中使用的有：葉輪式熱量表、電磁式熱量表、超聲波式熱量表、蒸發(fā)式熱量表和電子式熱量表。 開發(fā)熱量表的意義和前景 如今，節(jié)能與環(huán)保成為我國(guó)的重要國(guó)策。同時(shí)還可緩和城市燃料運(yùn)輸緊張的狀況，減少對(duì)大氣的污染。戶用熱量表的使用市場(chǎng)主要有兩個(gè)方向:一個(gè)是采暖地區(qū)新建的居民住宅。目前國(guó)家每年新建采暖居住建筑為 7 億平方米左右，按平均每戶 80 平方米計(jì)，近 1000 萬戶，按建設(shè)部的要求從 2022 年開始新建住宅都應(yīng)安裝熱量計(jì)量設(shè)施，但由于各地情況不同、經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，地方政策的差異等因素，不可能同時(shí)全部安裝。目前各省正在積極制定有有關(guān)政策使供熱商品化，同時(shí)建設(shè)部節(jié)能規(guī)劃中也要求在 2022年開始將“熱”過渡為商品，熱量表產(chǎn)品正處在市場(chǎng)需求的上升期，未來市場(chǎng)是巨大的?？傊疅崃勘淼膽?yīng)用是一個(gè)嶄新的，具有很強(qiáng)生命力的項(xiàng)目，前景深遠(yuǎn)。該系統(tǒng)能體現(xiàn)了熱量表的智能化，能很好的解決上述中的問題。熱量表通過回水溫度、給回水溫度、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等參數(shù)計(jì)算在熱量表上顯示出總累計(jì)熱量值。第二章 熱量表硬件電路設(shè)計(jì) 電源電路的設(shè)計(jì) 由于中央處理系統(tǒng)是單片機(jī)，而通用的 220V 的交流電源不能滿足需求，所以需要外圍處理之后的+5V 的直流電源給單片機(jī)以及一些芯片供電。由標(biāo)準(zhǔn) 5V 正弦波電壓信號(hào)改變?yōu)槿珵檎碾妷盒盘?hào)。 主控部分的設(shè)計(jì)單片機(jī)在使用前，應(yīng)該有一些外圍的輔助電路，其中包括復(fù)位電路，時(shí)鐘電路。MCS—51 單片機(jī)的內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。 而在執(zhí)行指令是，CPU 首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并在時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制訊號(hào)去完成指令所規(guī)定的操作。另一類用于對(duì)片外存儲(chǔ)器或 I/O 端口的控制，這部分時(shí)序?qū)τ诜治觥⒃O(shè)計(jì)硬件接口電路至關(guān)重要。時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)時(shí)間 S，它是振蕩周期的 2 倍，P1 信號(hào)在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期 P2 信號(hào)有效。 復(fù)位電路是單片機(jī)的初始化操作，只需要給 MCS—的復(fù)位引腳 RST 加上大于兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)始終震蕩周期）的高電平就可以使 MCS—51 復(fù)位。出了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為白兔死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使 RST 引腳為高電平使 MCS—51 重新啟動(dòng)。溫度信號(hào)的采集采用溫度傳感器,由于該部分主要是采集兩個(gè)端口的溫度差,因此需要兩只溫度傳感器組成配對(duì)傳感器。無論采用何種形式的配對(duì)溫度傳感器，都需要根據(jù)最小測(cè)量溫差的要求，滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。電流型集成溫度傳感器AD590也因?yàn)樗妮敵鍪悄M信號(hào),而且輸出信號(hào)比較弱，故需要進(jìn)行后續(xù)放大和A/D轉(zhuǎn)換電路,如果使用普通運(yùn)放，那么精度難以保證,而測(cè)量放大器價(jià)格偏高,這樣，系統(tǒng)的成本就提高了。由于每片DS18B20 含有唯一的序列號(hào)，所以在一條總線上可掛多片 DS18B20 。新一代的數(shù)字溫度傳感器DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。C~+125176。C范圍內(nèi)精度為177。C。所以溫度采集選用了DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器。 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。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?圖 時(shí)差法超聲波流量測(cè)量原理用一對(duì)超聲波換能器相互交替收發(fā)超聲波，通過測(cè)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(cè)量流體的流速，再通過流速來計(jì)算流量的一種方法。經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得：V= X2? （23）流量 Q= dtVD?4? （24） 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(jiǎn)單之外，似乎沒有太多的優(yōu)點(diǎn)。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(jiǎn)單。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。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。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣,它是最簡(jiǎn)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(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。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。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。在熱交換系統(tǒng)中安裝熱量表，配對(duì)溫度傳感器分別安裝在熱交換入口和出口管道上。熱量表系統(tǒng)的工作原理圖如圖 供水管道計(jì)算測(cè)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。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(duì)時(shí)間的積分。實(shí)際測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)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 Qn=?iq1=Q 1?n+q （32） 系統(tǒng)資源分配RAM 地 址 分 配 ： 首 地 址 0000H， 末 地 址 1FFFH， 芯 片 6264。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)在此次設(shè)計(jì)中，采用模塊化的編程思想。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。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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編制和調(diào)試。利用Keil C程序編譯器進(jìn)行C語(yǔ)言的編輯、調(diào)試、編譯和仿真。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。（3） 焓值設(shè)定子程序: 設(shè)定熱焓系數(shù)。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)