基于單片機的水流量測試畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 。DS1820 測溫范圍55℃~+125℃，℃遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個轉換因子查找表。 溫度測量電路接口展示圖28 溫度測量電路 水流量測量電路 水流量傳感器原理水流量傳感器主要由銅閥體、水流轉子組件、穩流組件和霍爾元件組成。它裝在熱水器的進水端用于測量進水流量。當水流過轉子組件時,磁性轉子轉動,并且轉速隨著流量成線性變化。霍爾元件輸出相應的脈沖信號反饋給控制器,由控制器判斷水流量的大小,調節控制比例閥的電流,從而通過比例閥控制燃氣氣量,避免燃氣熱水器在使用過程中出現夏暖冬涼的現象。水流量傳感器從根本上解決了壓差式水氣聯動閥啟動水壓高以及翻板式水閥易誤動作出現干燒等缺點。它具有反映靈敏、壽命長、動作迅速、安全可靠、連接方便利啟動流量超低(1．5L/min)等優點,深受廣大用戶喜愛。 水流轉子組件主要由渦輪開關殼、磁性轉子、制動環組成。使用水流開關方式時,其性能優于機械式壓差盤結構,且尺寸明顯縮校當水流通過渦輪開關殼,推動磁性轉子旋轉,不同磁極靠近霍爾元件時霍爾元件導通,離開時霍爾元件斷開。由此,可測量出轉子轉速。根據實測的水流量、轉子轉速和輸出信號(電壓)的曲線,便可確定出熱水器的啟動水壓,以及啟動水壓相對應的啟動水流量與轉子的啟動轉速。由控制電路,便可實現當轉子轉速大于啟動轉速時熱水器啟動工作；在轉速小于啟動轉速時,熱水器停止工作。這樣熱水器啟動水壓一般設定在0．01MPa,啟動水流量為3～5L/min(需滿足熱水器標準對最高溫升的限制)。另外,由于水在永磁材料磁場切割下,變成磁化水,水中的含氧量增加,使人洗浴后感覺清爽。制動環的作用是停水時,制止高速旋轉的磁性轉子轉動,終止脈沖信號輸出。控制器接收不到脈沖信號,立即控制燃氣比例閥關閥,切斷氣源,防止干燒。 水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應來測量磁性物理量。在霍爾元件的正極串入負載電阻,同時通上5V的直流電壓并使電流方向與磁場方向正交。當水通過渦輪開關殼推動磁性轉子轉動時,產生不同磁極的旋轉磁場,切割磁感應線,產生高低脈沖電平。由于霍爾元件的輸出脈沖信號頻率與磁性轉子的轉速成正比,轉子的轉速又與水流量成正比,根據水流量的大小啟動燃氣熱水器。 水流量傳感器參數 環境溫度：10~55℃ 流量計算在流量為:~，1L=2100次。~，1L=2281L=22800次；~,1L=2350次；~，1L=2460次。（脈沖次數 在流量變化時有一定程度的變動） 接線方法白線：信號輸出；黑線：電源負（也可按客戶要求定做）測量精度：177。5%（在流量穩定的系統，精度可達177。2%）工作電壓：DC0~~24V 工作壓力：≤100PSI（7kg/cm) 耐濕性能：在環境濕度為90%以下時性能保持穩定 壽命測試：本產品用進口干簧管作感應元件，在負荷小于24V1mA前提下,開關壽命大于3億次。圖29 水流量測量電路 水流量測量電路課題設計之初，要求實現設定水流量上限，以及調節水流量上限，所以除了復位按鍵又設置了三個控制鍵。三個按鍵的功能分別是swswsw4，功能分別是sw2設定水流量上限，sw3增加上限值，sw4減少上限值。圖210 按鍵電路 報警電路 由于設定了水流量上限值，因此需要設計報警電路，超過設定值時進行報警。,電路主要由一個電阻,一個NPN三極管，一個蜂鳴器組成，接在89C51的P21口上。工作原理：NPN三極管的基極由IO口控制，P21高電平時三極管導通，蜂鳴器與電源的通路接通,蜂鳴器報警，P21低電平時三極管截止，蜂鳴器的通路斷開不報警。圖211 報警電路 繼電器控制電路單片機是一個弱電器件,一般情況下它們大都工作在5V甚至更低。驅動電流在mA級以下。而要把它用于一些大功率場合,比如控制電動機,顯然是不行的。所以,就要有一個環節來銜接,這個環節就是所謂的功率驅動。繼電器驅動就是一個典型的、簡單的功率驅動環節。在這里,繼電器驅動含有兩個意思:一是對繼電器進行驅動,因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件；還有就是繼電器去驅動其他負載,比如繼電器可以驅動中間繼電器,可以直接驅動接觸器,所以,繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載接口。基本功能：通斷水閥。當單片機的這個引腳輸出低電平的時候,就像繼電器電路的輸出引腳在打開三極管三極管,水就從上往下流,如果是輸出高電平,繼電器電路的輸出引腳就開始關三極管,繼電器因為因為沒有水流下來，就會停止。圖212 繼電器控制電路 小結電路的設計，首先是把預定功能設定好，再看運行這些需要什么樣的硬件，然后實施硬件的操作。各個模塊都要有合理的設計。仔細認真是設計硬件電路的基本，一步走錯，整個設計就毀于一旦。在設計本課題時，電路設計規則一定要注意，還有多多借鑒網絡上的眾多設計者分享的經驗，益于自己的設計，總之一切為課題的成功做準備。第三章 軟件系統的設計 軟件設計總流程 程序要求液晶顯示有水溫和當前水流量，同時具備設置水流量上限的功能。由于LCD1602的顯示屏幕有限，所以第一頁顯示水溫和水流量，第二頁顯示水流量上限。整個程序中結構較為簡單，但其中也有幾個重要而且比較費腦筋的子程序，包括水測量程序、水流量上線的設定與調整、溫度數據轉換程序。界面1程序通斷水閥程序界面2程序界面開關流量測量程序溫度測量程序水流量控制開關程序系統初始化 在程序中可以分為3個主要模塊：水流量模塊，溫度模塊，顯示模塊。圖31 總流程圖 溫度程序模塊由溫度傳感器DS18B20采集的溫度數據讀取后溫度的低位和高位分別存在主芯片SCT89C52存儲器中。其中依定傳感器的設計，讀出的數據最高位為0時溫度為正，溫度為1時，溫度是負數。是以對溫度數據處理，將溫度數據高位和低位整合在一起，在判斷溫度的正負即可。如圖32所示：溫度標志位為0返回數據取反加一溫度標志位為1溫度數據低八位和高八位合并讀取溫度跳過讀序列號跳過讀序列號 等待調用DS18B20復位跳過讀序列號DS18B20復位啟動溫度轉換溫度為負 NO YES圖32 溫度測量流程圖將已處理好的溫度數據的首先判斷它的正負，然后再去運行其他的代碼。在這里，程序還設定了溫度報警。溫度報警本來可以在DS18B20中對芯片進行設置，但考慮到對芯片的熟悉度不夠，容易出錯，而在程序中設定比較容易理解，寫起來也不會太難。還有實際水的溫度不可能超過100度，所以測得100度以上的溫度值就會顯得多余。再就是美觀上的設定，測得的溫度在為個位時，十位為0就會看起來不太美觀，只要把十位設定看不見即可。溫度各位分配資源十位不顯示十位為0溫度標志為1返回百位為0紅燈亮溫度40攝氏度顯示“”號紅燈亮等待調用 NO YES NO YES YES NO YES圖33 數字不顯示流程圖部分溫度程序如下：ds1820 復位子程序/*****************ds1820 復位子程序******************/void ds1820rst(){unsigned char x=0。DQ = 1。 //DQ 復位delay_18B20(4)。 //延時DQ = 0。 //DQ 拉低delay_18B20(100)。 //精確延時大于 480usDQ = 1。 //拉高delay_18B20(40)。 //延時}ds1820 讀數據子程序/*************ds1820 讀數據子程序*******************/uchar ds1820rd() //讀數據{unsigned char i=0。unsigned char dat=0。for (i=8。i0。i) //讀溫度 2 進制 8 次{DQ = 0。 //給脈沖信號dat=1。 //將溫度數據轉移到 datDQ = 1。 //給脈沖信號if(DQ) //數據轉換dat|=0x80。delay_18B20(10)。}return(dat)。}ds1820 寫數據子程序/*******************ds1820 寫數據子程序******************/void ds1820wr(uchar wdata){unsigned char i=0。for (i=8。 i0。 i) //寫數據 2 進制 8 次{DQ = 0。 //給脈沖信號DQ = wdataamp。0x01。 //數據傳送delay_18B20(10)。 //延時DQ = 1。 //給脈沖信號wdata=1。 //數據移位} } 水流量程序模塊水流量的測量主要依靠對得到的頻率處理，由流量計在一段時間下產生高電平的個數決定，即Q（流量）=F（頻率）/R（商家設定值）所以只要在單片機中設定一定的時間，并在該時間之下計算出得到的高電平即可。在本程序中STC89C52的兩個定時器T0為計數狀態，T1為計時狀態，這樣方可測量流量。 中斷程序運行的時間到，就可以讀取計數器中的數值，將下數值讀出后把計數器賦值為0，等待下一次的取出，然后進入對讀出數據的處理程序。 如圖34所示：等待調用中斷時間到 NO YES讀取頻率定時器賦值置時間標志位水流量計算程序和轉換程序返回圖34 水流量測量流程圖 在預定時間到，即已經取出了定時器的數值。我們計算的水流量最大是以每噸來計算并顯示的，故一個整形或長整型的數不夠，故先把它放在了一個int變量的存儲空間內，做水流量的前三位，在定義一個長整型的數，把它作為水流量的后六位，這樣計算起來也比較容易，數據也不會起沖突，也是為將要計算水價做準備。設定該水流量的最大計數為250噸，超過了定值，則會從0開始。如圖35所示：等待調用各個位置分配存儲空間流量計算清零流量后六位=25萬流量后六位加1流量前三位=1000計算流量前三位定時到 NO YES NO YES NO YES返回圖35 水流量數據處理流程圖 顯示程序 在程序中只是計算出流量值，溫度值以及和資源分配的情況，一些字母的顯示，都要另加，這樣才能盡善盡美的表達出顯