基于單片機(jī)暖氣表的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的暖氣表設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)我國大部分地區(qū)仍在使用按面積收取采暖費(fèi)這一不合理現(xiàn)象，本課題基于單片機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)了暖氣表，該系統(tǒng)由戶機(jī)、采集器、PC機(jī)三部分構(gòu)成，戶機(jī)主要測量每戶進(jìn)、出水的溫度和水的流量；采集器收集戶機(jī)所得到的數(shù)據(jù)；PC機(jī)將采集器得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出每戶所消耗的熱量。按每戶所消耗的熱量計(jì)算采暖費(fèi)，有利于提高居民節(jié)約能源的意識(shí)，同時(shí)也能顯現(xiàn)收費(fèi)的公平性。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集、暖氣表Based on single chip microcomputer heating table designAbstract：In most areas in Chin

2、a are still in use according to the area of heating charge for this unreasonable phenomenon, this topic is based on single chip computer technology, computer technology, network transmission technology to design the heating table, the system consists of door machine, collector, PC machine three part

3、s, main measure every door machine into, water temperature and water flow;The data collector to collect door machine;The PC will get the data collector is calculated, it is concluded that the heat consumption by the household.The calories consumed by household heating fee, to improve the consciousne

4、ss of the residents to save energy, but also can show the charge fairness.Key words：SCM、data acquisition,、heating table31緒論31.1課題研究意義31.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀31.2.1歐美國家采用計(jì)量熱量的方法31.2.2我國現(xiàn)行計(jì)量熱量方式41.3課題的研究內(nèi)容42戶機(jī)設(shè)計(jì)42.1流量傳感器52.1.1采用霍爾式傳感器3120測量水的流量52.1.2家用水表的改裝62.1.3流量的計(jì)算方式62.1.4霍爾式傳感器與單片機(jī)STC12C5A60S2連接的電路62.2溫度傳感器72.

5、2.1采用溫度傳感器AD590測量溫度72.2.2用溫度傳感器AD590測量72.3戶機(jī)其它部分的設(shè)計(jì)82.3.1戶機(jī)的硬件設(shè)計(jì)82.3.2戶機(jī)的通訊設(shè)計(jì)92.3.3戶機(jī)的供電設(shè)計(jì)103采集器設(shè)計(jì)11123.1采集器的構(gòu)成123.1.1采集器的特點(diǎn)及原理框圖133.1.2采集器與戶機(jī)之間的供電與通訊設(shè)計(jì)134遠(yuǎn)程抄表154.1遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)154.1.1 PC機(jī)與采集器之間的通訊設(shè)計(jì)154.1.2 PC機(jī)與采集器之間的通訊協(xié)議164.1.3遠(yuǎn)程抄表的軟件設(shè)計(jì)16參考文獻(xiàn)21總結(jié)211緒論1.1課題研究意義進(jìn)入二十一世紀(jì)，國家先后推出各類“節(jié)能減排”，“可持續(xù)發(fā)展”，“5大發(fā)展理念”1等理念。

6、已經(jīng)有幾十年歷史的供暖系統(tǒng)已經(jīng)不符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展觀念，其中的矛盾早已凸顯，居民感到按“平米數(shù)”收費(fèi)是及其不合理的，每戶因?yàn)楦鞣N因素得到的供暖熱量是不同的；政府也感到及其的不合理，是因?yàn)檫@套供暖系統(tǒng)不符合當(dāng)今的發(fā)展理念，與“節(jié)能減排”背道而馳。每年進(jìn)入供暖期時(shí)，尤其是我國北方地區(qū)會(huì)出現(xiàn)不同程度的霧霾天氣，以京津冀地區(qū)尤為嚴(yán)重，每年這個(gè)時(shí)候都會(huì)讓政府感到“頭疼”，群眾感到“窒息”。國家開始規(guī)定“禁煤區(qū)”，一些地方嚴(yán)禁自家燒煤取暖改為集體供暖。這種方式在一定程度上緩解“霧霾天”，霧霾天數(shù)得到有效的下降。集體供暖在一定程度上改善環(huán)境，但是也給供暖公司增加了巨大的工作量，需上門統(tǒng)計(jì)每戶所消耗的熱量，工作

7、繁重且巨大。因此，設(shè)計(jì)一套具有可以在用戶端統(tǒng)計(jì)到所消耗熱量，并可以回傳到終端供暖公司的系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀集中供暖計(jì)量收費(fèi)最早出現(xiàn)在歐洲，大概是19世紀(jì)70年代，這些國家就已經(jīng)有了讓室溫恒定的意識(shí)以達(dá)到人體舒適的感覺。同時(shí)，在這個(gè)年代經(jīng)歷了石油危機(jī)，讓人們進(jìn)一步了解到資源的重要性，人們的節(jié)約能源意識(shí)也漸漸的系統(tǒng)起來。所以針對(duì)每戶根據(jù)用量來收費(fèi)的取暖方式也逐漸被人們認(rèn)可。與國外相比，國內(nèi)的一些基礎(chǔ)設(shè)施還相對(duì)落后，計(jì)費(fèi)的合理性、供暖效率等方面還有待完善。我國幅員遼闊，南北緯度跨度大，因此各個(gè)地方的溫度也有很大差異，這更加給我國集中供暖的計(jì)費(fèi)方式增加了難度。故這種每戶根據(jù)自己用量來

8、繳納費(fèi)用的方式得到民眾和政府的大力支持。1.2.1歐美國家采用計(jì)量熱量的方法目前西方國家計(jì)算熱量一律采用K系數(shù)補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑴y量熱量原件采用TP100和TP500，引出的電纜導(dǎo)線電阻在1時(shí)可能帶來1%左右的誤差，所以對(duì)電纜長度有嚴(yán)格要求。一般采用間接測量熱量的方式，其計(jì)算熱量的方法基本有以下三種:2（1）直接從用戶端測取用戶所用數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)；準(zhǔn)確；缺點(diǎn)：費(fèi)時(shí)費(fèi)力，投入較大。目前在法國、瑞典使用較多。（2）測定用戶散熱設(shè)備的散熱勢。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)備；缺點(diǎn)：需要散熱設(shè)備的特性系數(shù)，測量的復(fù)雜性較高。常用的熱量分配儀表有蒸發(fā)式和電子式兩種。蒸發(fā)式儀表價(jià)格低廉，但準(zhǔn)確性較低；電子式儀表計(jì)量準(zhǔn)確、讀數(shù)方便。（3）

9、測定用戶的熱負(fù)荷。對(duì)室內(nèi)、室外的溫度差進(jìn)行累積求和，再求得室內(nèi)體積常數(shù)，兩數(shù)之積為熱負(fù)荷。西方國家將這些方法進(jìn)行整合，計(jì)量熱量的方式更加可靠，并且向著智能化、小型化發(fā)展，東歐各國正在逐步推廣。1.2.2我國現(xiàn)行計(jì)量熱量方式（1）按面積計(jì)量。計(jì)算每一戶的使用面積，將面積作為計(jì)量熱量的一種方式，主要應(yīng)用在城市采暖用戶。（2）按流量計(jì)量。測量用戶進(jìn)水表的流量，將流量作為計(jì)量熱量的一種方式，主要應(yīng)用于使用工業(yè)蒸汽的用戶。（3）按熱量收費(fèi)。主要應(yīng)用在熱電廠和供熱公司之間。我國某些地區(qū)確實(shí)還存在著如按面積、流量等不合理的計(jì)量方式，應(yīng)慢慢淘汰這些計(jì)量方式，采用計(jì)量熱量更為合理。1.3課題的研究內(nèi)容本課題所研

10、究暖氣表主要由戶機(jī)、采集器、PC機(jī)三部分構(gòu)成。戶機(jī)主要由溫度傳感器、流量傳感器和單片機(jī)STC12C5A60S2組成，單片機(jī)接收供、回水管上溫度傳感器和流量傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)。采集器由單片機(jī)AT89C51組成，主要工作是收集戶機(jī)所得的數(shù)據(jù)。PC機(jī)將全部數(shù)據(jù)做計(jì)算處理，供繳費(fèi)使用。由戶機(jī)的溫度傳感器和流量傳感器輸出的微弱電信號(hào)，經(jīng)各自信號(hào)放大電器對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，使其轉(zhuǎn)換為0-5V范圍內(nèi)變化的直流信號(hào)，加到VF轉(zhuǎn)換電路變換為數(shù)字信號(hào)，使采集器可以對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)絇C機(jī)，PC機(jī)再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2戶機(jī)設(shè)計(jì)戶機(jī)由溫度傳感器和流量傳感器兩部分構(gòu)成，作為整個(gè)暖氣表系統(tǒng)采集溫度、流量數(shù)據(jù)的部分，需要精確

11、的測量供水管和回水管的溫度以及水的流量，以供終端可以計(jì)算每戶居民所使用的熱量。戶機(jī)整體框圖圖2-1戶機(jī)整體框圖流量傳感器溫度傳感器STC12C5A60S2P3.5P3.2LM331變換2.1流量傳感器流量傳感器使以水表改裝而成，添加霍爾式傳感器31202計(jì)算指針?biāo)D(zhuǎn)圈數(shù)，以此計(jì)算水流量。2.1.1采用霍爾式傳感器3120測量水的流量霍爾式傳感器采用的工作原理為霍爾效應(yīng)，霍爾效應(yīng)為在一個(gè)立體的半導(dǎo)體薄塊正對(duì)面通過一個(gè)垂直于該側(cè)面的控制電流I，在該薄塊正上方添加一個(gè)垂直于該面的磁場B，則會(huì)在另一個(gè)側(cè)面產(chǎn)生一個(gè)與控制電流與磁場乘積成正比的電動(dòng)勢UH，這就叫做霍爾效應(yīng)，即：UH=KHIBBIB圖2-2

12、霍爾元件UHKH為霍爾元件的靈敏度。如圖2-2也是我們接下來測量水流量的關(guān)鍵。測量水的流量，本課題借助了家用的水表的原理，通過當(dāng)水從管中流過使管中的葉輪旋轉(zhuǎn)，從而在表外觀察到水的流量，在這一基礎(chǔ)上添加霍爾式傳感器從而成為智能水表。2.1.2家用水表的改裝將水表的指針換成有強(qiáng)磁性的指針，在表的正上方偏邊緣的位置固定好霍爾元件，當(dāng)指針轉(zhuǎn)過一次，霍爾元件3120就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)+5V的電動(dòng)勢。由于指針有兩個(gè)，所以當(dāng)輸出兩個(gè)+5V的電動(dòng)勢時(shí)水表轉(zhuǎn)的圈數(shù)為1，也就是說霍爾元件3120所輸出的電動(dòng)勢為0V或+5V，這樣的脈沖信號(hào)可以直接輸入到STC12C5A60S23單片機(jī)的-INT0（P3.2）口，既不用放

13、大也不用VF轉(zhuǎn)換，只需要在STC12C5A60S2單片機(jī)中計(jì)數(shù)即可。注意為了減少熱量散失，更好的保護(hù)元器件將霍爾式傳感器安裝在冷水端。2.1.3流量的計(jì)算方式先計(jì)算出一噸水所轉(zhuǎn)的圈數(shù)為N，即每轉(zhuǎn)一圈為1/N噸水。由單片機(jī)計(jì)數(shù)得到M，因?yàn)橛?jì)數(shù)兩次為一圈，故所轉(zhuǎn)圈數(shù)為M/2。得：用水量W=1/NM/2。2.1.4霍爾式傳感器與單片機(jī)STC12C5A60S2連接的電路P3.5STC12C5A60S2開關(guān)霍爾式元件3120GND5V圖2-3霍爾式傳感器與單片機(jī)STC12C5A60S2連接電路圖霍爾式傳感器與單片機(jī)STC12C5A60S2連接的電路圖2-3。+5VGNDRP3.2STC12C5A60S2

14、霍爾式傳感器圖2-22.2溫度傳感器溫度傳感器需測量供水管和回水管的溫度，主要運(yùn)用溫度傳感器AD5904測量供水及回水管的溫度差。2.2.1采用溫度傳感器AD590測量溫度溫度傳感器AD590為單片兩端端集成的溫度傳感器，既可以串聯(lián)工作也可以并聯(lián)工作，屬于輸出電流型的溫度傳感器。它有以下優(yōu)點(diǎn)：1、所需電壓為+4V至+20V，和上述的霍爾式傳感器所需要的電壓相符合，節(jié)省電壓源。2、精度強(qiáng)，在-55+155范圍內(nèi)，它的誤差范圍在1。3、配套設(shè)施良好好，在溫度為298.2K（25）時(shí)，傳感器輸出電流一般保持在為298.2A，并且電流隨溫度變化而變化，以1A/1K增加或減少其電流值，接受電信號(hào)的器件和

15、電路都可以互換。4、對(duì)電阻、電壓產(chǎn)生的磁場抗干擾能力強(qiáng)，適宜長距離測量。因?yàn)闇囟葌鞲衅鰽D590為輸出電流型，必須將電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)單片機(jī)才可以接收。由于V/F轉(zhuǎn)換器對(duì)于VF轉(zhuǎn)換器有體積小、價(jià)格低、接線簡單等優(yōu)點(diǎn)，故選擇V/F轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)換信號(hào)的元件。由于在戶機(jī)端不加另外電源，故電壓較低，選擇V/F轉(zhuǎn)換器中的芯片必須能在低電壓環(huán)境中工作，從經(jīng)濟(jì)方面、實(shí)際環(huán)境方面選擇LM331型轉(zhuǎn)換器最為適宜，轉(zhuǎn)換器將所測溫差T轉(zhuǎn)換成方波脈沖送至單片機(jī)。2.2.2用溫度傳感器AD590測量Tr2Tr1圖2-4溫度傳感器AD590的測量電路圖 溫度傳感器AD590的測量如電路圖2-4。Tr1、Tr2為兩個(gè)溫度傳感

16、器分別接在供水管（暖水端）和回水段（冷水端），并且為順向連接，所以兩個(gè)溫度傳感器之間的溫度差即為電流差I(lǐng)r。一般在供水和回水的溫度差不會(huì)超過10，所以電流差I(lǐng)r也不會(huì)太大基本在010A,經(jīng)過LM324 I/V變換，由電流變換為電壓大概在0-5V。再經(jīng)由LM331V/F變換5，由電壓變換為頻率信號(hào)，直接送到STC12C5A60S2單片機(jī)的引腳P3.5完成數(shù)據(jù)交換。2.3戶機(jī)其它部分的設(shè)計(jì)戶機(jī)的單片機(jī)STC12C5A60S2可以將溫度傳感器和流量傳感器得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理。2.3.1戶機(jī)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2作為戶機(jī)部分的微處理器，它是8位CMOS為控制芯片，有著低功耗、高性能

17、的優(yōu)點(diǎn)。其管腳圖如圖2-6：圖2-5 單片機(jī)STC12C5A60S2管腳圖單片機(jī)STC12C5A60S2要求的工作電壓在2.7V6V間，壽命可達(dá)2000次寫/擦除周期，有15條可編程的I/O線，這些特點(diǎn)都符合我們的要求。2.3.2戶機(jī)的通訊設(shè)計(jì)由采集器發(fā)送12v的方波脈沖至B1總線上，然后由戶機(jī)各自接收（如圖2-8）。當(dāng)方波為正半周時(shí)，A點(diǎn)為高電平，三極管Q2截止，此時(shí)-INT1為高電平；當(dāng)方波為負(fù)半周時(shí)，A點(diǎn)為低電平，三極管Q2導(dǎo)通，此時(shí)-INT1為低電平，由此可見-INT1引腳的高低電平變化總隨著總線B1變化而變化，這樣戶機(jī)就可以在總線B1上根據(jù)高低電平變化接收來自采集器的信息了。B1BA

18、圖2-6 采集器對(duì)戶機(jī)的通訊電路圖當(dāng)戶機(jī)向采集器發(fā)送信息時(shí)，單片機(jī)AT89C51的P1.7口輸出高電平時(shí)，電流經(jīng)過R1對(duì)C1進(jìn)行充電，使B點(diǎn)為高電平，導(dǎo)致三極管Q1截止，A點(diǎn)電壓為-12V；反之，A點(diǎn)電壓為0V。這樣，A點(diǎn)上的電壓變化就代表著P1.7口上的電平高低變化，該變化由總線傳送至采集器的接口電路，將電壓轉(zhuǎn)化為0+5V的電壓由采集器檢查。2.3.3戶機(jī)的供電設(shè)計(jì)V1V2圖27 采集器為戶機(jī)供電電路圖戶機(jī)的供電由采集器提供（如圖2-7），采集器發(fā)出方波脈沖當(dāng)為正半周時(shí)，經(jīng)總線傳送至二極管D2，并為電容C1充電，由于LM385有穩(wěn)壓作用，兩個(gè)放大器所得到的電壓均為+2.5V，經(jīng)同相放大之后，

19、均輸出為+5V的電壓，V2為單片機(jī)STC12C5A60S2專用，V1為戶機(jī)其它部分所用；當(dāng)采集器發(fā)出的方波為負(fù)半周時(shí)，此時(shí)由電容C1放電提供電壓。3采集器設(shè)計(jì)采集器作為戶機(jī)與PC機(jī)之間聯(lián)系的紐帶是極其重要的一部分，主要介紹的是采集器的構(gòu)成，單片機(jī)AT89C51的用途。圖2-8 單片機(jī)AT89C51管腳圖3.1采集器的構(gòu)成本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C516（如圖3-1）為采集器的軟件，它的主要性能有兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個(gè)雙向I/O口、128*8bit內(nèi)部ROM。一臺(tái)采集器可以控制256個(gè)戶機(jī)，采集器一方面通過總線為戶機(jī)供電并且接收由戶機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，另一方面通過串行接口與PC端連接，將戶機(jī)

20、所測量的數(shù)據(jù)送到PC端，起到橋梁作用。3.1.1采集器的特點(diǎn)及原理框圖采集器有以下特點(diǎn)：1、戶機(jī)不用另接電源，直接由采集器通過輸入/輸出接口經(jīng)總線供電，一臺(tái)采集器可以連接256臺(tái)戶機(jī)。2、采集器有單獨(dú)的CPU和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)有線路出現(xiàn)故障也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失的問題。3、采集器具有電路檢查和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，并在程序上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，更加可靠。采集器的原理框圖為戶機(jī)供電及通訊電路AT89C51外部存儲(chǔ)區(qū)與PC機(jī)通道接口電路圖3-1采集器的原理框圖3.1.2采集器與戶機(jī)之間的供電與通訊設(shè)計(jì)采集器與戶機(jī)之間的電路連接如圖33。P1.1P1.0B1圖32采集器與戶機(jī)電路圖測量放大器AD5217是采集器與戶機(jī)

21、連接的重要組成部分，它具有輸入阻抗高、過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其中管腳4和管腳6為外接調(diào)零端，管腳2和管腳14為外接增益電阻端，管腳10和管腳13為外接反饋電阻端，管腳1和管腳3為信號(hào)輸入端。輸出電路（供電電路）：當(dāng)采集器單片機(jī)AT89C51在P1.0口輸出高電平時(shí)，三極管Q1為導(dǎo)通狀態(tài)，總線B1上產(chǎn)生+12V的電壓；反之，總線B1上產(chǎn)生-12V的電壓。在P1.0口輸出為脈沖信號(hào)時(shí)，總線B1上也產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的方波脈沖。輸入電路（通訊電路）：當(dāng)戶機(jī)的單片機(jī)STC12C5A60S2的P1.7口產(chǎn)生高電平時(shí)，從而導(dǎo)致三極管Q1截止，此時(shí)A點(diǎn)電壓為-12V，使得總線B1也為-12V，電阻R3、R4無電流通過，

22、電壓=-12V，經(jīng)過AD521輸出為0V，經(jīng)過六反相施密特觸發(fā)器74LS148輸出為高電平，P1.1口此時(shí)為高電平；反之P1.1口為低電平。采集器可以通過P1.1口接收的高低電平準(zhǔn)確的接收到戶機(jī)發(fā)送的信息。4遠(yuǎn)程抄表遠(yuǎn)程抄表作為本系統(tǒng)的亮點(diǎn)，和傳統(tǒng)的抄表有了明顯的優(yōu)點(diǎn)，大大減少了工作量，極大的提高工作效率。它包含PC機(jī)與采集器之間的數(shù)據(jù)傳輸。4.1遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是將PC機(jī)作為上位機(jī)用來處理由采集器提供的數(shù)據(jù)，可以打印計(jì)費(fèi)發(fā)票給居民，也可以制成報(bào)表供公司做分析。采集器作為下位機(jī)，將收集到戶機(jī)的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)供其處理。采集器起到橋梁作用，將戶機(jī)和PC機(jī)良好的連接在一起。4.1.1

23、PC機(jī)與采集器之間的通訊設(shè)計(jì)通信方式選擇串行通信，因?yàn)閭鬏斁€路少，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間產(chǎn)生的影響較小，所以適合長距離的傳輸。在其它類似于傳輸如各處理器之間都選擇串行通信。串行通信因數(shù)據(jù)流的分界、定時(shí)等又分為異步串行通信和同步串行通信，前者是以字符為單位傳送的，一幀信息只包含一個(gè)字符；后者以數(shù)據(jù)塊為單位傳送，每幀信息可包含上百個(gè)或上千個(gè)字符。所以以同步串行通信這種可以連續(xù)、快速的傳輸大批數(shù)據(jù)為串行通信方式較合適。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)需要RS232、RS4859兩種串行通信接口：RS232標(biāo)準(zhǔn)接口它是目前設(shè)計(jì)中最常用的接口，在通信速率在20kbps以下時(shí)，RS232傳輸距離最大可達(dá)到15米。為保證數(shù)據(jù)可以正確、

24、快速的傳輸。我們規(guī)定+3V - +15V時(shí)之間的任意電壓為低電平，-3V - -15V之間的任意電壓為高電平。RS-232與TTL電平轉(zhuǎn)換時(shí)需要注意，RS-232為正負(fù)電平代表的是邏輯狀態(tài)，TTL的高低電平代表的是邏輯狀態(tài)。因?yàn)檫壿嫚顟B(tài)代表不一致，所以為使兩器件可以符合連接，需要對(duì)電平代表方式和邏輯關(guān)系進(jìn)行變換。MAX23210，它的內(nèi)部芯片有一個(gè)電源電壓變換的功能，可以將5V的電壓轉(zhuǎn)化為10V的電壓從而滿足RS-232的工作要求，此時(shí)在5V工作電壓的情況下即可正常工作。在應(yīng)用過程中T11N、T12N可直接與單片機(jī)AT89C51串行發(fā)送端TXD相連接；R1N、R2N可直接與PC機(jī)上的RS-23

25、2的串行通信口發(fā)送端TXD相連接；R1out、R2out可直接與單片機(jī)AT89C51串行接收端端RXD相連接；R1out、R2out可直接與PC機(jī)上的RS-232的串行通信口接收端RXD相連接。RS485標(biāo)準(zhǔn)接口RS485接口是一種平衡傳輸方式的串行方式接口，在電路中允許有多個(gè)發(fā)送器，并允許有多種組合單元。在平衡傳輸線路上的任何位置都可以有發(fā)送器、接收器，這極大的實(shí)現(xiàn)了在統(tǒng)一傳輸線上有多個(gè)發(fā)送器和接收器多點(diǎn)操作。RS-485與TTL電平轉(zhuǎn)換時(shí)需要注意，轉(zhuǎn)化為同一電平才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。采用MAX-49111作為RS-485的接收器，用于雙全工通信。它由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器組成，傳輸速率最高

26、可到2.5MHZ，驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)換速率也不受限制。RS485的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)；傳輸速率高，最大傳輸速率可以達(dá)到10Mpbs左右；傳輸距離遠(yuǎn)，在傳輸速率為100kpbs以下時(shí)，可以傳輸?shù)淖畲缶嚯x為1200米；實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一個(gè)采集器可以管理256臺(tái)戶機(jī)，一個(gè)3000戶的小區(qū)基本控制在13臺(tái)左右采集器即可。采集器的作用是接收PC機(jī)的命令并且將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)，和為戶機(jī)供電并采集各臺(tái)戶機(jī)的數(shù)據(jù)。PC機(jī)與采集器的距離間隔較遠(yuǎn)，采集器一次采集256戶的數(shù)據(jù)也較多，所以采用RS485同步串行通信方式較為合適。PC機(jī)作為主機(jī)終端，決定通信線路上的數(shù)據(jù)傳輸，所以在終端位置

27、的單片機(jī)MAX491的接收驅(qū)動(dòng)和發(fā)送驅(qū)動(dòng)都處于工作狀態(tài);采集器作為從機(jī)，當(dāng)PC機(jī)發(fā)出與采集器一致的地址信號(hào)，采集器接收由PC機(jī)發(fā)出的命令然后根據(jù)相應(yīng)要求發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)采集器端的MAX491單片機(jī)為P1.3=1；在采集器接收PC機(jī)發(fā)出的命令時(shí)P1.3=0。4.1.2 PC機(jī)與采集器之間的通訊協(xié)議本課題設(shè)計(jì)為PC機(jī)為主機(jī)、采集器中AT89C51單片機(jī)為從機(jī)的一主多從的通信結(jié)構(gòu)，采集器中AT89C51單片機(jī)通過RS485和PC機(jī)通信，只有主機(jī)才可以和從機(jī)互相通信，從機(jī)之間不可以互相通信，故又叫做半雙工方式通信12。主從機(jī)之間的協(xié)議如下：（1）主、從機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的傳輸波特率為2.4kbps，它有8位數(shù)據(jù)

28、位可供填寫、傳輸。（2）通信開始時(shí)，從機(jī)采集器的位置1必須為接收信息的監(jiān)聽狀態(tài)。（3）當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送命令時(shí)，前8位為8位地址位，此命令第9位為1，也使從機(jī)的TB8=1，這樣主、從機(jī)地址一致即可連接上，從機(jī)接收命令后中斷一切任務(wù)，來接收主機(jī)的命令。（4）從機(jī)采集器在接收到主機(jī)PC機(jī)的命令后，從機(jī)判斷該地址是否與自身地址相同，若相同會(huì)發(fā)送信號(hào)告知PC機(jī)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，若不同從機(jī)的位置1繼續(xù)保持低電平，即該從機(jī)與主機(jī)之間為中斷狀態(tài)。（5）當(dāng)主機(jī)接收到從機(jī)發(fā)回的應(yīng)答信號(hào)時(shí)，主機(jī)的地址信號(hào)與從機(jī)的地址信號(hào)一致時(shí)，主、從機(jī)之間即可以傳輸數(shù)據(jù)；如果不一致，主機(jī)會(huì)給從機(jī)發(fā)送錯(cuò)誤信號(hào)。4.1.3遠(yuǎn)程抄表的軟

29、件設(shè)計(jì)（1）流量表的流程圖，如圖4-1。開始 保護(hù)現(xiàn)場流量沖計(jì)數(shù)M2計(jì)算用水量計(jì)算用量W結(jié)束圖4-1流量表的流程圖（2）溫度表的流程圖，如圖4-2。 圖2-5 溫度表的流程圖 2計(jì)算用水量2開始初始化AD590 發(fā)讀溫命令溫度數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)是否讀完所有AD590NY結(jié)束NY（3）采集器采集戶機(jī)數(shù)據(jù)流程圖，如圖4-3。輪尋標(biāo)識(shí)清零Y保護(hù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)位數(shù)加1結(jié)束開始恢復(fù)現(xiàn)場Y數(shù)據(jù)處理、延時(shí)一輪尋呼完?N保護(hù)現(xiàn)場N脈沖發(fā)送完?數(shù)據(jù)位加1恢復(fù)現(xiàn)場輪巡標(biāo)志清零圖4-3采集器采集戶機(jī)數(shù)據(jù)流程圖（4）PC機(jī)與采集器之間的通訊流程圖，如圖4-4。Y開始串行口初始化，設(shè)置波特率及字符格式N發(fā)送命令發(fā)送地址發(fā)送地址從

30、機(jī)是否就緒從機(jī)地址是否相符接受從機(jī)狀態(tài)接收數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)是否接收完？YYNN 圖4-4 PC機(jī)與采集器流程圖NYNNYY參考文獻(xiàn)1韓向農(nóng)等，采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)量器的設(shè)計(jì)J，科技資訊，2007（3）2趙燕、戴蓉等，傳感器原理及應(yīng)用M北京：北京大學(xué)出版社，2015年4月；3陳桂友等,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010；4徐科軍、馬修水等，傳感器與檢測技術(shù)M電子工業(yè)出版社，2016年5月第4版；5胡學(xué)海、張志國、王志剛，傳感器與數(shù)據(jù)采集原理M中國水利水電出版社，2016年1月；6劉坤、宋戈等，51單片機(jī)C語言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全M人們郵電出版社，2008年9月第1版；7黃健，智能暖氣表的研究

31、與開發(fā)C河北工業(yè)大學(xué)，2004年3月；8范新媛，智能型暖氣表及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)C.湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2001年6月；9李莉，張偉，邵峰，趙明富，非接觸式暖氣表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的開發(fā)J.磁性材料及器件.2010（5）；10劉同法、陳忠平，單片機(jī)外圍接口電路與工程實(shí)踐M北京航空航天大學(xué)出版社，2009年3月第1版；11城市供暖用戶熱量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)研究C遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2005年1月；12李曉維、徐勇軍，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M北京理工大學(xué)出版社，2009年1月；總結(jié)智能化暖氣表是集單片機(jī)、傳感器的智能化儀表，不僅可以良好的解決我國目前熱量收費(fèi)制度的不公平性和提高國民的節(jié)約意識(shí)，而且通過智能化測量可以遠(yuǎn)程測量

32、每戶居民所用熱量，既惠民于百姓，對(duì)大大提高了供熱公司的工作效率。與傳統(tǒng)測量方式相比較，此款暖氣表有測量準(zhǔn)確、靈敏度高、易操作等優(yōu)點(diǎn)。該暖氣表由戶機(jī)、采集器、PC機(jī)三部分組成，其中采集器作為聯(lián)系戶機(jī)和PC機(jī)的紐帶是極其重要的一部分。暖氣表的推廣可以大大加快現(xiàn)代化進(jìn)程建設(shè)，適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展。其中，采集器作為暖氣表的重要部分主要由AT89C51單片機(jī)構(gòu)成；戶機(jī)主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、溫度傳感器和流量傳感器構(gòu)成；PC機(jī)作為終端主要是接收戶機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算。本系統(tǒng)的研究還處于最初級(jí)的階段，還有很大部分處于試驗(yàn)中，有待進(jìn)一步研究。在測量中進(jìn)行進(jìn)一步的完善，從而使該系統(tǒng)可以盡早得到推廣和應(yīng)用。STC12C5A60S2單片機(jī)測量流量及溫度差的測量#include#inc