基于STC12LE5410AD单片机的热能表的研制

发布时间：2021-04-20 16:40

随着热能计费需求的发展。西方的热能表计费方式在国内已有大量的需求，但进口的热能表价格过于昂贵，而且热能表在我国属于新兴产业，尚处于起步阶段，发展水平明显落后于国外，一定程度上制约了热能表在我国的普及，所以研发一款性价比符合我国国情的热能表是非常必要的。本课题在广泛查阅国内、外相关技术资料、科技文献的基础上，经过深入的调研，采用合理的元件、电子技术研制出基于STC12LE5410AD单片机的热能表系统，将单片机计算技术和数字化测温技术有机结合，是一款实用的热量计量仪表，能为用户与供热公司之间提供准确的收费依据。本文详细阐述了基于STCLE5410AD单片机的热能表的研制，包括热能表的总体结构设计；主要硬件的选型；主要硬件设计及电路的实现（包括单片机主电路、测温电路、流量计电路、无线传输模块、显示电路、按键电路、电源电路等）；软件设计主思路；软件主要模块程序流程（包括主程序、按键程序、流量采集计算程序、温度采集计算程序、A/D转换程序、无线模块程序、显示程序等）的设计实现；最后按照我国《热量表行业标准CJ128-2000》中的相关规定对设计的热量表进行了初步试验检定并详细分析了热能表模块的精度范围。本文研究的基于STC12LE5410AD单片机的热能表实现了对供热系统中的流量、温度、热量的测量，并通过LCD显示载热液体入口温度、出口温度、热量、流量、累计流量、单位等信息。热能表携带有EEPROM存储器能够对相关数据进行存储，保证了掉电数据的不丢失，同时实现了与上位机进行通信的功能。电源采用内装3.6V锂电池，使用寿命超过八年，总体误差限不超过5%。满足我国《热量表行业标准CJ128-2000》的标准要求。
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP368.12;TU995

文章目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景

1.2 热能表定义

1.3 国内外发展状况

1.4 研究内容及方法

1.5 热能表研究方案的选择

第2章热量表系统总体结构设计

2.1 热量表系统的原理与组成

2.1.1 热量表的组成及相关性能指标

2.1.2 热能表系统的基本工作原理

2.1.3 热能表模块的结构框架

2.2 热量计算原理

2.2.1 热量的计算公式

2.2.2 热量计算公式的对比分析选择

2.3 流量测量及流量传感器

2.3.1 流量测量方法

2.3.2 流量传感器基表的选型分析

2.3.3 LCT-9723B 型号流量传感器简介

2.4 温度测量及温度流量传感器

2.4.1 温度测量方法

2.4.2 温度传感器的选型

2.5 本章小结

第3章基于 STC12LE5410AD 单片机的热量表硬件系统设计

3.1 STC12LE5410AD 单片机的选择和简介

3.2 主芯片电路模块的连接设计

3.3 流量采集部分及电路设计

3.4 温度采集部分及电路设计

3.4.1 桥式电路的分析

3.4.2 差分比例运算电路的分析

3.4.3 PT1000 桥式测温电路基本原理

3.4.4 进水温度检测电路设计

3.4.5 回水温度检测电路设计

3.4.6 设计及调试注意点

3.5 无线模块电路的设计

3.5.1 无线模块的概念

3.5.2 无线模块的特点

3.5.3 无线模块的选择

3.5.4 EWRF3022UT 无线模块简介

3.5.5 无线模块接口电路

3.5.6 EWRF3022UT 参数设置

3.6 液晶显示模块电路的设计

3.6.1 液晶显示器的选择

3.6.2 DGM0848 液晶显示模块

3.6.3 HT1620 液晶驱动

3.6.4 液晶显示模块连接电路

3.7 电源模块

3.8 简易按键模块设计

3.9 本章小结

第4章热量表系统的软件设计

4.1 设计思路及程序流程图

4.1.1 设计思路

4.1.2 主程序流程图及说明

4.1.3 按键工作方式设计

4.1.4 定时器 T0 中断与串口中断流程图及说明

4.1.5 外部中断 0 与外部中断 1 流程图及说明

4.1.6 数据类型转换

4.2 温度处理程序设计

4.3 液晶显示程序设计

4.4 EEPROM 程序设计

4.4.1 EEPROM 具体工作过程

4.4.2 各寄存器功能

4.4.3 使用中注意的问题

4.4.4 流程图及其测试程序

4.5 串口通信协议及程序设计

4.5.1 串行口相关寄存器

4.5.2 串行通信中波特率的设置

4.5.3 双机通信

4.5.4 串口驱动

4.5.5 串口助手

4.6 A/D 转换程序设计

4.6.1 A/D 转换器的结构

4.6.2 与 A/D 转换相关的寄存器

4.6.3 A/D 转换模块的参考电压源

4.6.4 A/D 转换程序流程图

4.7 本章小结

第5章热能表模块的精度范围分析

5.1 热能表准确度

5.1.1 准确度定义

5.1.2 误差限的计算

5.2 误差限影响因素的影响

结论

展望

附录

附录 A 热能表硬件电路图

附录 B 元器件清单

附录 C 源程序清单

附录 D 系统 PCB 图

附录 E 水的密度和焓值表

附录 F STC12C5410AD 系列单片机 A/D 转换相关寄存器

附录 G PT1000 分度表

参考文献

致谢

个人简历

【参考文献】