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1、供暖水压水温的检测系统1.设计的缘由：供暖站的热水供暖系统需要时刻对热水进行水温和水压的实时监控，才能保证供暖的有效性和稳定性。这就需要有一个可靠地水温、水压数据采集的监控系统来实现这样的需求。2.系统功能的流程图：水温数据的采集（ds18b20）水压数据的采集（mpx4250）单片机（AT89C51）LED显示水温、水压（8个8段数码管）继电器水压警报灯水温警报灯是否水压高于等于160kpa水温高于等于100水温低于100且水压低于160kpa是否同时满足？如图所示：3.检测系统的硬件设计3.1单片机AT89C51单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央
2、处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。设计用到的AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，其主要特性有：1288位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。图1 51单片机引脚接线图本设计用到定时器/计数器的功能，在时间计数设置时，用定时器/计数器0的计数功能，外部以脉冲形式输入作为计数
3、器的计数脉冲，这里外部脉冲间隔约为1s，计数实现时间计数功能。3.2数字温度传感器ds18b20数字温度传感器就是能把温度物理量，通过温度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。设计用到的ds18b20数字温度传感器耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。其主要性能描述：1.独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；2.测温范围 55+125，固有测温分辨率0.5；3.支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多
4、只能并联8个，实现多点测温；4.工作电源: 35V/DC；5.在使用中不需要任何外围元件；6.测量结果以912位数字量方式串行传送。本设计中，用ds18b20来采集供暖水的水温数据，以单线串口形式将数据输送给单片机处理。图2 ds18b20引脚图3.3压力传感器mpx4250压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。压电传感器结构简单、体积小、质量累世、功耗小、寿命长，特别是它具有良好的动态特性，因此适合有很宽频带的周期作用力和高速变化的冲击力。mpx4250的主要性能指标：1.工作压力0 36.3 PSI
5、；2.输出0.2 4.9V；3.精确度1.4%；4.电源电压4.85 V 5.35 V；5.工作温度-40C 125C。图3 mpx4250引脚功能图本设计中，用mpx4250来采集供暖水压数据，1端口输出采集的水压数据到adc0808模数转换芯片。3.4模数转换芯片adc0808ADC0808是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。adc0808主要特性：1. 8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位；2.具有转换起停控制端；3.转换时间为1
6、00s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时）；4.单个+5V电源供电；5.模拟输入电压范围0+5V，无需零点和满刻度校准；6.工作温度范围为-40+85摄氏度； 图4 adc0808引脚接线图7.低功耗，约15mW本设计中，adc0808模数芯片用于压力传感器mpx4250的水压模拟量串口输入的数据转化为数字量并口输出给单片机P0口的数据。3.5 8个8段数码管与数码管显示驱动芯片max7219led数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。8段led数
7、码管分为8个显示段，分别是：a、b、c、d、e、f、g、dp，dp是小数点位段。根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 图5 数码管引脚定义静态驱动显示也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的
8、B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。MAX7221显示驱动芯片的主要功能特点：1. 10MHz 连续串行口；2. 独立的LED 段控制；3. 高电压中断显示；4. 共阴极LED 显示驱动；5. 限制回转电流的段驱动来减少EMI。图6 max7221的典型应用电路本设计中，8个8段共阴极数码管与max7221显示芯片配合驱动显示数据。显示方式为动态显示。前4个数码管显示水温数据，精确到0.1。后4个数码管显示水压数据，精确到0.1kpa。同时可以切换显示计数的时间，即系统开启后运行时间的计时。3.6继电器的工作原理继电器是一种电控制器件。
9、它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。当输入量达到规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。本设计中，用了两个电磁继电器对报警灯回路进行接通或断开操作。图7 本设计中的继电器和报警灯的电路图3.7供暖水压水温系统的原理图4.供暖水压水温系统的软件设计4.1系统硬件控制描述1.控制器用at89c51,12M晶振；2.采集的水压数据输入P0口；3.采集的水温数据输
10、入P2.7；4.数码管、max7221显示驱动P2.0P2.2；5.adc0808模数芯片的控制P2.3P2.5；6.切换数码管显示的按钮端P2.6；7.继电器控制端P3.0、P3.1。4.2 c程序语言设计自定义的h文件：#ifndef _MAIN_H_#define _MAIN_H_#include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define addo (260.0/255.0)sbit DIN = P20;sbit CS = P21;sbit CLK = P22;sbit START
11、 = P23;sbit EOC = P24;sbit OE = P25;sbit KEY = P26;sbit DQ = P27;sbit NPN1 = P30;sbit NPN2 = P31;#endif#ifndef _DISPLAY_H_#define _DISPLAY_H_#includemain.hextern uchar table8;extern uchar table18;extern uchar table28;void WriteByte(uchar dat);void MAX7221_WRITE(uchar addr,uchar dat);void MAX7221_Ini
12、tial(void);void Display(uchar *str);void HEXTOBCD_One(void);void HEXTOBCD_Two(void);#endif#ifndef _DELAY_H_#define _DELAY_H_#includemain.hvoid delay_us(uchar n);void delay_ms(uint n);#endif#ifndef _ADC0808_H_#define _ADC0808_H_#includemain.huchar ADC0808_READ(void);#endif#ifndef _DS18B20_H_#define _
13、DS18B20_H_#includemain.hextern uchar flag;void DS18B20_RST(void);uchar DS18B20_READ(void);void DS18B20_WRITE(uchar dat);uint DS18B20_ReadTemp(void);#endif#ifndef _TIME0_H_#define _TIME0_H_#includemain.hextern uchar secs;extern uchar minutes;extern uchar hours;void Time0_Initial(void);#endif程序正文：#inc
14、ludemain.h#includedelay.h#includedisplay.h#includeadc0808.h#includeds18b20.h#includetime0.huchar ADC0808_READ(void)uchar temp;START = 0;START = 1;START = 0;while(EOC=0);OE = 1;temp = P0;return temp;void delay_us(uchar n)while(n-);void delay_ms(uint n)uchar i;while(n-)for(i=0;i100;i+);uchar table9 = 15,15,15,15,15,15,15,15;uchar table18 = 1,2,3,4,5,6,7,8;uchar table28 = 1,2,3,4,5,6,7,8;void WriteByte(uchar dat)uchar i;for(i=0;i8;i+)DIN = (dati)&0x80)?1:0;CLK = 0;_nop_();CLK = 1
