小區交換站供熱系統數據采集模塊的設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型 液晶模塊 。它由若干個 5X7或者 5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每圖 LCD1602 引腳圖 位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和 行間距 的作用 。1602LCD 是指顯示的內容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。 1602采用標準的 16腳界面， 其引腳圖如圖 ： 第 1腳： VSS 為電源地 第 2腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3腳 ： V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度）。 第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1時選擇數據寄存器、低電平 0時選擇指令寄存器。 第 5腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 6腳： E(或 EN)端為使能端 ,高電平時讀取信息，負跳變時執行指令。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數據端。 第 15～ 16腳：空腳或背燈電源。 15腳背光正極， 16腳背光負極。 3 硬件電路的 設計 單片機最小系統的設計 單片機 STC12C5A60S2外部晶振為 12MHz,一個指令周期為 1/12us，其最小系統包括復位電路和時鐘電路。 時鐘電路用于產生單片機工作時所需的時鐘控制信號， AT89C52單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準的，有條不紊的一拍一拍的工作，時鐘信號直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也可以直接影響單片機的系統穩定性。 常用的時鐘信號電路設計兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式， 本設計從簡化電路方面考慮，采用內部時鐘方式。 STC12C5A60S2單片機內有一個用于構成振蕩器的高增益的反相放大器，該高增益反相放大器的輸人端為芯片引腳（ XTAL1），輸出端為芯片引腳（ XTAL2），這兩個引腳接石英晶體振蕩器（簡稱晶振）和微調電容，就構成了一個穩定的自激振蕩器。 電路中電容 C1和 C2通常選擇 30pF左右，電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩定性和起振的快速性。晶體振蕩器的頻率范圍通常是在 — 12MHz之間，晶振頻率越高，則系統的時鐘頻率就越高，單片機也就運行更快。 復位電路 單片機的初始化操作，可以初始化系統，擺脫由于程序運行出 錯和操作失誤造成的系統死鎖狀態。 STC12C5A60S2單片機是通過外部復位電路實行復位功能的，復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。 本課題采用手動復位。單片機最小系統電路圖如圖 31所示。 圖 31 STC12C5A60S2的最小系統 數據采集電路的設計 1）溫度采集模塊的設計 DS18B20有 8引腳的 SO封裝、 8引腳μ SOP封裝以及 3引腳 TO— 92封裝 3種形式。本設計采用的只有三引腳的 DS18B20封裝形式，三個引腳分別是 GND接地引腳， DQ數據輸入或者輸出引腳， VDD電源引腳或 者工作在寄生電源時該引腳接地。接線圖如圖 。 圖 DS18B20溫度傳感器與單片機連接圖 2）壓力采集模塊的設計 壓力變送器所采集的壓力范圍為0~20MPa，輸出的是 4~20mA的直流信號，因為單片機具有 A/D轉換功能的 P1口輸入的模擬信號是 1~5V的電壓信號，因此，需 要將壓力變送器輸出的 4— 20mA的電流經 250Ω的電阻變成 15V的電壓，經電容濾波后連接到自帶 A/D轉換的單片機的 P1口，其信號處理電路如圖 。 3）濕度采集模塊的設計 電磁流量計的測量范圍 為 1~10000（ m3/h） ， 輸出信號為 420mA電流 輸 出，須經250Ω電阻轉換成 15V的電壓信號，再經電容濾波后送至單片機的 P1口，其信號處理電路如圖 。 4）開關量采集模塊的設計 光電耦合器亦稱 光電隔離器 ，簡稱圖 開關量采集電路 圖 壓力采集及其信號處理電路 圖 流量采集及其信號處理電路 光耦。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的 隔離作 用 ， 光耦合 器一般由三部分組成：光的發射、光的接收及 信號放大 。輸入的電信號驅動 發光二極管 ，使之發出一定波長的光，被 光探測器 接收而產生 光電流 ，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電 — 光 — 電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于 光耦合器 輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。 本課題須采集循環泵 、 補水泵啟停狀態等開關量，設計電路為上電后分別用一個開關代表控制兩個泵啟 停的接觸器線圈的吸合狀態，輸出的信號經過光電耦合器傳送至單片機，其電路圖如圖 。 鍵盤輸入與顯示電路的設計 1） 顯示電路 LCD1602與單片機的連接圖如圖 ： 圖 LCD1602液晶界面 2） 鍵盤電路 鍵盤在單片機應用系統中能實現向單片機輸入數據、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。在一般情況下，鍵盤是由一組排列規則的按鍵組成的，但鍵盤實際上是一組按鍵開關的集合。通常，鍵盤開關利用了機械觸點的閉合和斷開作用，一個電壓信 號通過鍵盤開關機械觸電的斷開和閉合，輸出一個電壓波形。 常用的鍵盤界面分為獨立式鍵盤界面和行列式鍵盤界面。由于本設計中只有 三個按鍵，故采用設計簡便的獨立式鍵盤界面。獨立式界面鍵盤是最簡單的鍵盤，各鍵相互獨立，直接用 I/O口線的構成單個按鍵電路，通過檢測輸入線的電平狀態就可以很容易的判斷出是哪個按鍵按下。本設計中的鍵盤界面電路如圖 示。 此鍵盤電路共 3個按鍵，分別與單片機的 、 ，三個按鍵分別為 開始顯示 鍵 K 停止顯示 鍵 K2和 數據存儲 鍵 K3組成。當按下 K1時， LCD 液晶顯 示器開始依次顯示溫度 、 壓力 、流量等數據； 按下 K2鍵， LCD 液晶顯示器停止顯示數據；按下 K3鍵，數據暫停與上位機進行數據通信，開始進行 USB 數據存儲。 通信模塊的設計 本課題的通信模塊采用標準 RS232串行通信標準進行與上位機的數據通訊，RS323C 標準是美國 EIA(電子工業聯合會）與 BELL 等公司一起開發的 1969年公布的通信協議。它適合于數據傳輸速率在 0～ 20xx0b/s 范圍內的通信。這個標準對串行通信接口的有關問題，如信號線功能、電氣特性都作了明確規定。由于通行設備廠商都生產與 RS232C 制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。 目前大多數計算機 的 RS232C 通信接