智能数显热能表系统的设计Word格式文档下载.docx
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所在单位:
电气信息工程系
答辩日期:
2015年6月
毕业设计(论文)原创承诺书
1.本人承诺:
所呈交的毕业设计(论文)《智能数显热能表系统的设计》,是认真学习理解学校的《电气信息工程系毕业设计写作规范》后,在教师的指导下,保质保量独立地完成了任务书中规定的内容,不弄虚作假,不抄袭别人的工作内容。
2.本人在毕业设计(论文)中引用他人的观点和研究成果,均在文中加以注释或以参考文献形式列出,对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。
3.在毕业设计(论文)中对侵犯任何方面知识产权的行为,由本人承担相应的法律责任。
4.本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本;
同意学校保留毕业设计(论文)的复印件和电子版本,允许被查阅和借阅;
学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计(论文),可以公布其中的全部或部分内容。
以上承诺的法律结果将完全由本人承担!
作者签名:
年月
附录1
附录2
附录3
摘要
随着我国供热体制的改革,热能表将在不久的将来进入家庭。
本文介绍了智能数显热能表系统的设计,该系统采用低功耗MSP430F149单片机作为数据处理的核心,用流量传感器来测量热水的流量,用热敏电阻Pt1000温度传感器捕获输入和输出热水的温度。
该系统包括硬件和软件,硬件包括单片机模块、测温模块、流量传感器模块、串行通信模块、显示模块、按键模块和电源模块;
软件部分包括主程序、按键、流量采集、温度采集、A/D转换、热能计算、串行通讯模块、显示等子程序。
单片机分析处理采集的温度和流量信息,通过显示模块显示热水入口温度、出口温度、瞬时流量、累计流量、本次热量、累计热量等信息,然后通过通信模块发送给PC机,对用户使用的热能进行计费。
关键词:
热能表;
MSP430F149单片机;
流量传感器;
温度传感器
ABSTRACT
Alongwiththereformofheatingsystem,heatenergytablewillbeenteringthefamilyinthenearfuture.Thispaperintroducesthedesignoftheintelligentdigitaldisplayheatenergytablesystem,thesystemadoptsMSP430F149singlechipasthecoreofdataprocessing,lowpowerconsumptionbyflowsensortomeasuretheflowofhotwater,withaPt1000temperaturesensorcaptureinputandoutputtemperatureofhotwater.Thesystemincludeshardwareandsoftware,hardwareincludessinglechipmodule,temperaturemeasurementmodule,theflowsensormodule,serialcommunicationmodule,displaymodule,keysmoduleandpowermodule;
Softwarepartincludesthemainprogram,buttons,trafficacquisition,temperatureacquisition,A/Dconversion,thermalcalculation,serialcommunicationmodule,displayprograms.Single-chipmicrocomputeranalysistocollectthetemperatureandflowofinformation,throughthedisplaymoduledisplaytheinlettemperatureandoutlettemperature,instantaneousflow,totalflowrate,thecumulativeofheatenergy,andthensenttothePCthroughthecommunicationmodule,theuserusingtheheatenergyforbilling.
Keywords:
Heatenergytable;
MSP430F149singlechip;
Flowsensor;
Temperaturesensor
第1章绪论
1.1课题研究目的及意义
在我国,供暖是一个长期性的话题,长江以北的大部分地区采用集体供暖,地暖等方式供暖,如果白天家里没有人,而供暖还在持续,那么,这部分就完全被浪费了,现如今越来越多地提倡节约资源保护环境,资源利用由粗放式转向节约式。
如果可以用多少供多少,那么就可以节约很大一部分资源,群众不但会节约一大部分供暖费,而且可以改善按与实际采暖面积不符的按建筑面积收费的弊端。
在这个资源即将匮乏的星球,节约能源已经是不得不重视的话题,所以,在供暖采暖方面,有很大必要做出一些改善,很有必要来一次节能革命。
欧洲的很大一部分发达国家已经把供热体系发展到了智能化[1],而我国还处于初级阶段,我们不能再把人多难度大当成一个借口,而把它当成前进的理由。
我希望通过热能表的普及,达到节约资源、充分利用资源的目的,既能让资源的使用率提高,也能让人民受益。
1.2国外研究现状
集中供暖计量收费是20世纪70年代中期由欧洲开始的。
相应的“热能表”,也经历了从机械式、电子模拟积分式、电子数字积分式直到微处理器为基础的智能式的发展过程。
到90年代,户用热能表基本上定型,设计趋于一致1997年4月,欧洲共同体正式通过了统一的热能表标准,代号为EN1434。
现在向中国市场上推销的欧洲各国的热能表,大部分都标明了“符合OIML-R75标准”和“符合EN1434标准”。
这既是给用户一个选择、判断的基本依据,也表明了欧洲热能表技术成熟和标准化的程度。
欧洲表热量积分计算仪一律采取的是K系数补偿的方式[2]。
K系数的取值在进水和回水上是不同的,只能规定其中一个固定的位置,不得变换。
因此,欧洲的热能表一般规定要安装在回水管道上,也就是流量计只能测回水的流量。
如果用户盗用热水,热量计量结果反而减少。
管道施工和安装也不够灵活和方便。
欧洲热能表采用的测温元件是PT100和PT500。
PT100即在0℃时电阻值为100欧姆,测温探头的引线电阻必然会给测量带来误差。
因此对引线电缆的长度有严格的要求,一旦配对完毕,不可任意延长或缩短。
参考文献
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科学出版社,2007,4.104~131
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机械工业出版社,2007,10.48~51
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北京大学出版社,2004
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清华大学出版社,1990,1
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[7]杨精林,曹立军,韩来章,吴伟福.热能表示值误差测量不确定度评定[J].工业计量,2005
[8]包胜华.热量表中的温度传感器[J].仪表技术与传感器,2003(3)
[9]胡诚.高精度温度控制系统的研究[J].湖北民族学院学报(自然科学版),2006(3)
[10]刘小亮.基于STC12LE5410AD单片机的热能表的研制[D].河北科技大学,2012
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[12]陈秋阳,陈春平.基于MSP430FW427无磁热能表的设计[J].青岛大学学报:
工程技术版,2010年第1期
英文文献:
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[14]LiFang.StudyofCalculationMethodsofHeatTransmissionofHeatmeters[J].pp.475-477
[15]YeXian-ming;
ZhangXiao-dong,“Designonintelligentheatmeter”,InstrumentTechniquesandSensorno[J].1,2005,pp10-12
[16]FangLide,“Studyondynamiccharacterofanewheatingmeasurementandcontrolsystem”,Master’sdegreedissertationofHeBeiUniversityofTechnology[D],2005.3,pp18-36
附录1原理图
附录2元器件清单
表1元器件清单
元件类型
标号
数量(个)
1KΩ
R7、R17、R23、R24
4
2KΩ
R3、R4、R13、R14
5.1KΩ
R1、R11
2
10KΩ
R6、R8、R16、R18、R21、R22
6
100KΩ
R2、R10、R12、R20
POT2
R5、R9、R15、R19
Pt1000
J1、J2
232-1
J4
1
103
C7、C8、C9、C11
104
C2、C3、C4、C5、C6、C10、C13、C15
8
100uF
C9、C14
10uF
C1
LM358N
U2A、U2B
TL431
T1A、T1B
CON
J3
KEY
S1、S2
流量传感器
CG1
MSP430F149
U1
LCD
1602
LM7805
U7
AMS1117-3.3
U4
SP3223
Bridge
D1
8MHZ晶振
Y1
附录3源程序清单
//reneng.c主程序
#include<
msp430F149.h>
#include<
intrins.h>
string.h>
stdio.h>
#
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