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1、南 昌 工 程 学 院 毕毕 业业 设设 计计 (论论 文文)热量表的设计与实现热量表的设计与实现( (软件部分软件部分) )The design and implementation of heat meters (software part)总计 毕业设计（论文） 32 页表 格 3 个插 图 12 幅摘要我国北方冬季要供暖，为了节约能源，大多数地区已通过热网集中供热。但是热能作为一种商品来出售，当然要收费了。可是目前因为居民家里还没安装热量表，只好按建筑面积收费。但是按建筑面积收供热费显然是不合理的，应该按照用户实际用的热能来计算。热量表，是计算热量的仪表。热量表的工作原理：将一对温度传
2、感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上。流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号，利用积算公式算出热交换系统获得的热量。一个完整的热量表由三个部分组成:流量传感器，用以测量流经热交换系统的热水流量；温度传感器，分别测量供暖进水和同水温度；计算显示器，根据与其相连的流量传感器和温度传感器提供的流量和温度数据，通过热量公式计算出用户从热交换系统获得的热量。本文主要用到 51 系列的单片机，流量传感器采用超声波流量计，温度采集使用如今市面上使用普遍的 DS18B20，便携式的多点键盘。关键
3、词：关键词：单片机 流量计 温度采集器 南昌工程学院本科毕业设计（论文）IAbstractWinter in the northern China to heating, in order to save energy, most areas already through the network of central heating. But heat as a commodity to sell, of course, want to charge. But at present because families havent install thermal scale, had to p
4、ress construction area of charges. But according to the construction area of the heating fee is clearly unreasonable, should according to actual use of heat energy users to calculate. Hot scale, is a calculation of heat meter. Heat meter principle of work: will a temperature sensor separately instal
5、ls in through the heat transfer fluid on the pays and pays under, flow meter installed in fluid entrance or backflow tubes. Flowmeter issued and flow proportional to the pulse signal, a temperature sensor gives said the analog signal temperature, and integrated calculate instrument collection from f
6、low and temperature sensor signal, using the product formula is calculated for heat exchanging system of heat. A complete hot scale consists of three parts: flow sensor to measure the heat exchange system through the hot water flow; The temperature sensor, were measured with water temperature and he
7、ating water; Calculation display, according to connected to it flow sensor and temperature sensor provide flow and temperature data, through the heat calculation of heat exchanging system users from heat gain. This paper mainly used 51 series of single chip microcomputer, flow sensor using ultrasoni
8、c flowmeter, temperature gathering use on market now use common DS18B20, portable more keyboard.Keywords: Single-chip microcomputer；flowmeter；Temperature collectorAbstractII目录摘要摘要.IABSTRACTII第一章第一章 引言引言.11.1 选题背景11.2 热量表简介11.3 国内外发展概况.21.4 开发热量表的意义和前景21.5 研究内容与目标3第二章第二章 热量表硬件电路设计热量表硬件电路设计.42.1 电源电路的
9、设计42.2 主控部分的设计42.3 温度检测电路的设计52.4 流量检测电路的设计62.5 显示电路的设计82.6 键盘电路的设计8第三章第三章 热量表总体软件设计热量表总体软件设计.103.1 热量表工作原理103.2 系统资源分配.113.3 主程序的设计11第四章第四章 热量表软件详细设计热量表软件详细设计.144.1 流量串口通讯设计.144.2 温度检测设计154.3 焓值按键设计.184.4 显示部分软件控制设计18第五章第五章 总结与展望总结与展望.20致谢致谢.21参考文献参考文献.22附录一：总图附录一：总图.23附件二：程序清单附件二：程序清单.24第一章 引言0第一章
10、引言1.11.1 选题背景选题背景如今，节能成为大家越来越来关注的话题。我国的建筑能耗很高，是发达国家的3 倍多，而城市供暖是建筑能耗的主要部分，发达国家大多采用能调节和控制的供热系统。城市供热，特别是北方供热正在迈出改革步伐，迫切需要高新计量设备进入供热领域，改变我国城市目前采暖技术的落后局面。多年来，我国一直采用计划经济时代的全福利式居民取暖体制，以居民小区为单位，共用一个控制阀，以住宅面积为热量的计量依据。随着改革开放的不断深入，人民生活水平的不断提高，商品意识的不断加强，旧体制已远不能适应当前经济生活的发展。随着市场经济的发展和个人需求的提高，对取暖的质量要求越来越高，越来越多样化，有
11、人宁愿多花一些钱来享受一个暖冬，有人根据自己经济条件喜欢经济一点，过得去就行。不论是哪种需求，都有一个共同点，就是希望取暖就像商品一样，花多少钱享受多少热量，明码实价，钱花得其所。而现在所有的供暖方式，只要是同一个供暖单位供热，都只能是一样，根本无法满足用户自己调节的要求。供热由供热单位单一方支配，随意性强，缺少制约机制。在现有的供热体制下，取暖费交给供热单位后，这一冬季的取暖全在供热单位的控制下，无法建立有效监督机制。现有的大锅式取暖方式必须改革，让供暖走向市场，把热量回归为商品，让人们对热量的需求如同对普通商品一样，多花钱多买，少花钱少买，建立公平的供求关系。只有按实际供热量收费，才能调动
12、用热和供热的双方积极性，节能工作才能真正落实。1.21.2 热量表简介热量表简介按热量计费，必须有热量计量工具，而热量表就是建立在用户计量的基础上，通过测量流经热交换系统的热总量。热量表能实现把热量作为一种商品供应千家万户。一户一表，一户一阀。一个完整的热量表由三个部分组成:流量传感器，用以测量流经热交换系统的热水流量；配对温度传感器，分别测量供暖进水和同水温度；计算显示器，根南昌工程学院本科毕业设计（论文）1据与其相连的流量传感器和温度传感器提供的流量和温度数据，通过热量公式计算出从热交换系统获得的热量。目前比较实用的有三种热量表，霍尔式、电磁式和超声波式热量表。在这三种热量表中，霍尔式热量
13、表是通过霍尔效应测量水的流量。霍尔式热量表具有耗电少，抗干扰性好，安装维护方便各价格低廉的优点，其测量原理和结构简单，对工作要求不高，因此现在应用比较多，在热水管网的计量中占据主导地位。电磁式热量表是按法拉第定律测量水的流量，其测量腔体内部没有任何可动部件，但对供热介质的电导率要求高，结构复杂，成本较高，功耗大，在用户中使用较少。超声波式热量表是通过超声波射线直射或反射的方法测量水的流量，对介质成分没有要求。优点是量程大、计量精度高。用户型热量表普遍采用的结构形式是紧凑型，将进水温度探头和流量表一体，回水温度探头与之分开，计算显示器可与流量表装在一体。这种结构灵活，不受安装空间限制，缺点是安装
14、调试麻烦。而一体化热量表把流量计，进水温度传感器，回水温度传感器和计算显示器安装在一体，这种结构安装简单，无需调试。只有采用高质量的的热量表，才能满足用户和供热商的双方利益。1.31.3 国内外发展概况国内外发展概况热计量技术起源于欧洲，早在 20 世纪 20 年代欧洲就开始进行按户计量采暖费用，尤其是经历了 70 年代初期的能源危机后，如何在保持经济发展的同时节省有限的能源成了各国的研究课题，相应的“热表”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。在 80 年代初期，采暖计费制度己经在欧美国家普及了，实施供热计量计费方法也逐步得到完善，热量计量技术
15、也已经基本成熟。我国热量表的自行研制始于上世纪九十年代，1997-2000 年欧洲标准热量表EN1434逐渐被一些企事业单位所了解和重视，中国热量表的研制开发走上了正轨。由于我国热量表方面的研究处于初级阶段，存在一定上的盲目性和探索性，研究中遇到了一些问题和争议，考虑到国外的国情各国内的又不一样，只能靠自己摸索。目前，国内不少单位根据建筑采暖必须计量收费的原则，已着手研究开发建筑节能技术各产品，引进、消化、研制相关的控制手段和仪表。国内实验的计量方法及仪表基本是采用楼栋热表和热水流量表计量方法，国内实验工程中使用的有：叶轮式热量表、电磁式热量表、超声波式热量表、蒸发式热量表和电子式热量表。世界
16、各国越来越重视按户计量收费，第一章 引言2我国已经在多个城市进了按户计量的试验工程，一些城市已开始以各种手段促进这一技术的发展。1.41.4 开发热量表的意义和前景开发热量表的意义和前景如今，节能与环保成为我国的重要国策。据有关机构对德国热力系统调研，采用热量表可以降低能源消耗 1030%。同时还可缓和城市燃料运输紧张的状况，减少对大气的污染。热量表主要是用于集中供暖的居民住宅，商用办公室所耗热量的计量。户用热量表的使用市场主要有两个方向:一个是采暖地区新建的居民住宅;另一个是现有的尚未实行供热按计量收费的居民住宅。目前国家每年新建采暖居住建筑为 7 亿平方米左右，按平均每户 80 平方米计，近 1000 万户，按建设部的要求从 2000 年开始新建住宅都应安装热量计量设施，但由于各地情况不同、经济发展不均衡，地方政策的差异等因素，不可能同时全部安装。尽管如此，东北、西北和华北地区的大中城市从 1999-2000 采暖期也开始安装，并有很多大中城市已明令从 2000 年起必须在商品住宅上安装热量计。
