《基于单片机的热能表设计毕业设计 石家庄铁道大学四方学院》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的热能表设计毕业设计 石家庄铁道大学四方学院（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于单片机的热能表设计基于单片机的热能表设计The Heat Meter Based on MCU毕业设计(论文)开题报告题目基于单片机的热能表设计 学生姓名学号 班级 专业电气工程及其自动化1、研究背景目前，北方大部分集中供暖的省市都发布了新建住宅集中采暖系统必须采用分户热计量的技术标准或行政法规，给热量表行业带来了巨大商机。然而，我国试点项目使用的热计量产品多为欧洲进口产品，国内自主研发的产品还未实现成熟的批量生产，质量参差不齐。从国内供热计量的试点经验来看，即使是进口产品，在施工和使用过程中也存在问题，某种程度上也影响了供热计量工作的顺利进行。2、国内外研究
2、现状在国外，集中供暖计量收费是 20 世纪 70 年代中期由欧洲开始的。相应的“热量表”，也经历了从机械式、电子模拟积分式、电子数字积分式直到微处理器为基础的智能式的发展过程。直到 90 年代，户用热量表基本上定型，设计趋于一致 1997 年 4 月，欧洲共同体正式通过了统一的热量表标准，代号 EN1434。现在向中国市场上推销的欧洲各国的热量表，大部分都标明了“符合 OIML-R75”和“符合 EN1434 标准”。欧洲表热量积分计算仪一律采用 K 系数补偿的方式。K 系数的取值在进水和回水上是不同的，只能规定其中一个固定的位置，不得变换。欧洲热量表采用测温元件是 Pt100 和 Pt500
3、。Pt100 即在 0时电阻值为 100。在国内，中国热量表的自行研制开始于上世纪的九十年代。根据专利文献，中国最早研制“采暖用热量表”的是山西的一位教师。中国热量表的研发、生产中，认真学习借鉴了国外成熟的技术，也针对中国国情做了大量自主开发的努力。中国热量表有以下特点：测温传感器选用了 Pt1000（相比欧洲过去采用的 Pt100 和 Pt500，测量信噪比提高了 2-10 倍） ，不仅如此，我国热量表既可用于测量供热量，也可用于测量供冷量（吸热量） ，一表两用。区别于欧洲热量表安装在回水管道上，我国热量表大都设计成既可安装在进水管道上，也可安装在回水管道上，这种做法对盗用热水有一定的制约作
4、用。中国国产热量表的价格比欧洲进口热能表便宜 1/2 到2/3 左右，并且中国目前的供热系统对中国的热量表提出了比欧洲国家更苛刻的要求，对水质的适应性更高。虽然我国热能表相比欧洲有不少优势，但是由于流量计主要部件，流量计量传感技术相对复杂，问题较多，中国热量表在这方面尤其是薄弱的环节。3、研究方案热能表主要有三部分组成：流量计、温度传感器、积算器。流量计部分用以测量流经热交换的热水流量，设计中采用机械式流量计，这种流量计工艺简单，成本较低，性能稳定，计量精度高。温度传感器用来分别测量供暖进回水温度，传感器采用 Pt1000，一方面该传感器精度符合国家标准，提供较为精确的数据，使得计费较为准确，
5、另一方面，此温度传感器各种研究资料较为充足，有利于准确计算出热量值。积算器部分根据流量计和温度传感器提供的流量和温度，通过热力学公式计算出用户在热交换系统中获得的热量，这部分主要由单片机构成，除单片机处理和分析各种数据以外，为了方便统计和用户了解家庭获得热量，该部分添加了 GSM 通信模块和 12864 显示屏。GSM 通信模块可以将单片机得出的热量信息发给统计部门，这种方法节省成本，有利于实现无人化管理，并且控制简单方便，采集信号范围广。显示方面准备采用低功耗 12864 显示屏，采用这种显示屏一方面可以节约电能，延长热量表使用时间，另一方面，12864 显示的数据较多，可以更精确的显示流量
6、统计数据。热能表结构框图如图 3-1 所示。图 3-1 热能表结构框图4、预期结果本设计通过设计流量传感器模块，温度传感器模块，通过单片机接受传感器数据，经过单片机进行积算，得出结果，通过显示模块输出显示流量数据，通过 GSM 模块发送流量，热量数据。经过这几个模块体系，实现对热能表的设计。指导教师签字时 间年 月 日摘 要长期以来，我国北方地区城镇居民采暖一般按住宅面积而不是实际用热量收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费。显然这种计量方法缺乏科学性，不仅如此，虽然国外热能表研究时间较长，但是进口热能表价格较为昂贵，所以研究一款经济实用符合我国国情的热能表非常必要。本文介绍了基于 ST
7、C12C5204AD 单片机为基础的热能表模块的总体设计方案。设计的热能表硬件部分由单片机模块、测温模块、流量传感器模块、GSM 通信模块、显示模块、按键模块和电源模块组成。软件部分由主程序、按键程序、流量采集程序、温度采集程序、AD 转换、计算程序、GSM 模块程序、显示程序等。最后分析热能表模块的精度范围。通过对温度的采集和流量的采集，通过单片机分析，经过显示模块显示入口温度、出口温度、流量、热量等信息，在通过 GSM 模块定时发送到统计端完成对用户的计费。从而提供了一种成本较低，性能较优的新型热能表。关键词：热能 热能表 单片机 热能计算AbstractFor a long time ,
8、 Chinas urban residents in northern residential area of heating generally use heat instead of the actual charges, resulting in poor user awareness of energy , causing serious waste of resources. This apparent lack of measurement science, not only that, although longer study abroad heat meters , heat
9、 meters but imports more expensive , it is an economical and practical research in line with China s national conditions of heat meter is necessary.This article describes the overall design scheme based microcontroller based STC12C5204AD heat meter module. The hardware design of the heat meter by th
10、e microcontroller module , module temperature , flow sensor module , GSM communication module , display module , keypad module and power module. Software part of the main program, key procedures, traffic data collection procedures, temperature acquisition procedures , AD converter, computer program
11、, GSM module program, display procedures. Finally, the scope of analysis precision heat meter module.Collected by the collection of temperature and flow through SCM analysis , through the display module displays the inlet temperature , outlet temperature , flow, heat and other information regularly
12、sent through GSM module to complete the statistical end user billing . Thus providing a lower cost , better performance of the new thermal table .Keywords : thermal energy meter single-chip energy calculation目 录第 1 章 绪论.11.1 课题研究的目的意义.11.2 国内外研究现状.11.2.1 国外研究现状及特点 .11.2.2 我国研究现状及特点 .21.3 研究内容和方法.2第 2 章 热能表系统总体结构设计 .32.1 热能表系统的原理与组成 .32.1.1 热能表的基本工作原理 .32.1.2 热能表结构框架 .32.1.3 热能表的组成及相关性能指标 .42.2 热量计算原理.52.2.1 热量的计算公式.52.2.2 热量计算公式的对比分析选择 .62.3 流量传感器的选择.72.3.1 流量传感器的选型分析 .72.3.2 LCT-9273B 型流量传感器简介 .8第 3 章 热能表硬件系统设计 .103.1 STC12LE5616AD 单片机的选择和简介 .103.2 主电路设计.123.3 流量传感器电路设计.133.4 温度传感器电路设计.
