毕业设计(论文)-基于单片机小区供暖系统设计.docx

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毕业设计（论文）

题目：

小区集中供热温度自动

控制系统设计

学 院：

工程学院

专 业：

电气工程及其自动化学生姓名：

XXX

指导教师：

XXX

毕业设计（论文）时间：

摘要

随着人民生活水平的提高,工作节奏的加快,使得集中供暖在全国大部分地区,特别是各大中城市的小区之中,逐步发展了起来在新时代背景下的小区住户,对小区供暖系统的设计提出了人性化、智能化、数字化以及高能低耗等更全面的要求。

本设计就采用单片机完成供暖系统的自动控制与远程控制，同时节约了能源。

整个设计可分为安装在主管道的主管道控制系统和安装在建筑物内的房内控制系统两部分。

两个控制系统基本上主要由CPU主板、其他的外围电路组成以及电阀组成。

CPU主板主要实现温度采集、处理，压力、流量的测量，存储、驱动控制、报警、等功能。

文章中采用77E58单片机作为控制装置的核心，实现整个装置的自动化控制。

一方面硬件设计中论述了控制器中基本模块比方说温度检测电路所需的DS18B20、扩展I/O口所用的8255以及变流器所用的AD694等芯片的型号以及功能介绍。

重点阐述了单片机的工作原理、与各个功能之间的接口、扩展、数据传递、通信协议以及驱动。

另一方面软件设计中论述了实现各个功能所需的流程。

该系统采用单片机检测传感器、电阀等相结合，有效地监控了小区的供暖系统。

关键词：

供暖，智能控制，温度，射频卡

Abstract

Withtheimprovementofpeople'slivingstandard,theacceleratingpaceofwork,makethecentralheatinginmostpartsofthecountry,especiallyeacharebigincityarea,theprogressivedevelopmentoftheupinthebackgroundoftheneweraofresidentialhouseholds,tothedistrictheatingsystemdesignputforwardhumanizedintelligentdigitalandhighenergylow,morecomprehensiverequirements.

ThisdesignusestheMCUtocompletetheautomaticcontrolofheatsupplysystemwithremotecontrol,whilesavingenergy.Thedesigncanbedividedintothemainpipelineinstallationinthemainpipelinecontrolsystemandinstalledinbuildingsroomcontrolsystemtwoparts.Twocontrolsystembasicallyconsistsof

theCPUmotherboard,otherperipheralcircuitandelectricvalve.CPUmotherboardmaintemperatureacquisition,processing,pressure,flowmeasurement,storage,control,alarm,andotherfunctions.

Thearticleusesthe77E58singlechipmicrocomputerasthecorecontroldevice,realizethewholeautomationcontrol.AhardwaredesigndiscussesthecontrollerbasicmoduleforexampletemperaturedetectioncircuitforDS18B20,I/Oexpansion

portwith8255andconverterusingtheAD694chiptypeandfunction.Expoundstheprinciple,andvarious functionsof the interfacebetween,extension, datatransmission,communicationprotocolanddrive.Ontheotherhand,softwaredesignanddiscussestherealizationofthevariousfunctionalprocessesneeded.Thesystemusessingle-chipmicrocomputerdetectingsensor,electricvalvecombination,effectivelycontrolthedistrictheatingsystem.

Keywords:

Heating，Intelligentcontrol，Temperature，Radiofrequencycard.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

1引言 1

1.1课题背景和意义 1

1.2设计方案的可行性分析 1

1.3课题内容概述 2

2系统总体方案 4

2.1系统结构 4

2.2方案总体设计框图 5

2.3模块方案设计的选择 6

3硬件电路设计 12

3.1单片机W77E58 12

3.2温度检测电路的设计 15

3.3A/D转换电路的设计 17

3.4流量检测电路的设计 19

3.5压力检测电路的设计 21

3.6键盘显示电路的设计 22

3.7射频卡接收电路的设计 25

3.8报警电路的设计 26

3.9存储电路与时钟电路的设计 27

3.10驱动控制电路的设计 28

3.11通信电路的设计 31

3.12电源电路设计 32

4软件设计 35

4.1主程序设计 35

4.2温度子程序设计 36

4.3电气量测量部分程序设计 3.8

4.4显示数据刷新程序设计 39

4.5键盘子程序设计 39

4.6中断服务程序设计 41

5.总结 31

参考文献 32

致谢与声明 33

附录总原理图 34

第一章引言

1.1课题的前景和意义

随着社会能源问题日益引起社会关注,各行业都在设法节能,我国北方的供热行业也不例外。

随着城镇供热体制改革的推进,停止福利供热,实行用热商品化,推行供热分户计量是必然趋势。

这要求供热公司提供高质量的供暖,使用小区供暖式能自主控制室温,不仅可以降低热费,而且可实现供热系统的节能。

小区集中供暖具有管理方便、热源效率高、环境污染小等许多优点。

但也存在很多问题，最突出的是节能与收费的问题。

因为供暖是按面积收取的，不是按采暖量，再加上没有一种装置自动控制供热管道、自动调节室内温度，人工开启、关闭阀门又过于麻烦，所以大多采取开窗通风的方式来降低室内温度，使热能白白浪费掉了；还有，白天大多数家庭成员或是上班，或是上学，家里没人，但暖气还照常开着，也浪费了很多能源。

浪费热能，其实就是浪费了用于供暖的煤炭资源。

我们萌发了研究、开发自动控制小区集中供暖节能控制器的想法，即利用自动控制原理调节暖气的供热量，解决上班、家中无人及室温过高时暖气的热能浪费问题。

这样不仅能为家庭节省取暖费用，也能为国家节约很多煤炭资源。

同时随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一。

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次毕业设计通过对它的学习、应用，以77e58芯片为核心，辅以必要的电路，确保了供热管网安全、稳定、经济运行，提高热网管理效率，成功控制运行成本，实现热网现代化管理水平，对热网进行了智能化的集中监控和量化管理。

1.2设计方案的可行性分析

本系统是基于单片机的系统设计，按照设计要求可分为安装于主管道的主管道控制系统和安装在建筑物内的房内控制系统两部分。

主控制器根据建筑物内房间的温度，控制其主管道流量。

一套主管道控制器可以控制相近的建筑物。

而屋内控制器根据房间内的温度，控制其主管道流量；采用射频卡设置预存消耗水量值，预存水量不足时，发出报警；具有显示功能，显示内容包括：

室内温度，室内设定温度，用水量，供水温度、管道流量、通信通道状态等信息。

其中流量、压力、通过传感器变为模拟信号在通过A\D转换变为数字信号传给控制器也就是单片机。

室内控制流量用到了电磁阀，室外用到了电动阀，二者需要驱动电路。

而电动阀门，其驱动电源为交流电压220V，电动阀门需要4-20mA的电流控制，单片机发出的数字信号转换电路转换成电流信号控制电动阀门，电流变换器可用AD694。

控制器从单片机价格考虑采用77e58单片机

对于数据存储量大的要求，用到了EEPROM存储器。

显示电路采用LED显示温度、流量等状态。

温度传感器用DS18B20，压力传感器用到ICS1220;流量传感器用涡流流量计；通信电路用到传输芯片RS-485；射频卡用RS232；报警电路要用到蜂鸣器等。

1.3课题内容概述

本课题用单片机完成居住室内的温度的自动控制及应用热量的计量，并能对小区内的主供热管道的温度检测和控制，获得小区的温度的分布，并作为供热中心对供热压力、流量和温度调整的重要依据（故障检测）。

其设计内容如下：

1.能根据房间的设定温度，自动调节房间的进水量，也可以手动控制；

2.根据供水的水温，自动换算标准水温的用水量,并实时记录其用水量；

3.采用射频卡设置预存消耗水量值，预存水量不足时，发出报警；

4.具有显示功能，显示内容包括：

室内温度，室内设定温度，用水量，供水温度、管道流量、通信通道状态等信息。

5.

通过键盘可以设置5个时段温度；（要求具有时钟功能）

6.

当控制器掉电后，电磁阀能自动关闭供热管路；

统

7.

；

通过通信电路可实时将房间的实际温度及用水量传输到供热监控管理系

8.

自动温度控制器电路要低功耗设计；

9.

现场提供交流220V的电源；

10.主管道控制器可以检测：

管道的温度、压力、流量以及流量累计量；

11.通过电动阀控制管道的流量；

12.完成控制的整体电路设计方案，并设计出电路原理图和印制板图；

13.根据系统的功能要求，完成其监控程序的流程。

主要设计技术指标与参数：

1.温度测量范围：

-40℃~100℃；

2.温度测量精度：

小于0.5%；温度控制精度：

±1.5℃;

3.流量计量精度：

小于0.5%；

4.采用电磁阀控制供热量：

阀门驱