集中供暖电气控制系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

集中供暖电气控制系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

m，这里电动阀 DN100 的阀门。 通信 电路 的方案选择 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和 设计 图纸等 .请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经通过答辩 10 3 硬件电路设计 单片机 W77E58 本文采用的单片机为 W77E58， W77E58 与标准 8051 相兼 容的全新核心的微处理器。 由于去掉了多余的存储器周期和运算周期，它在相同 周期里执行 8051 的指令比最初的8051 快得多 [6］。 特点： （ 1） 8 位处理器（ 2）最高 40M 时钟， 4 机器周期的指令执行速度（ 3）与标准 8051 兼容的管脚。 （ 4）与 8051 兼容的指令（ 5） 4 个 8 位 I/O 口（ 6）扩展的 4 位I/O 和等待信号线（ 44 脚的 PLCC 或 QFP 封装提供）。 （ 7）三个 16 位计数 /时器（ 8）12 级中断（ 9）片上时钟源（ 10）两个增强的双工窜口（ 11） 1K 的片上外部存储器（ 12）可编程看门狗（ 13）两个全速 16 位数据指针 DPTR（ 14）外部数据访问周期可编程（ 15）封装： DIP40： W77E58－ 25/40， PLCC44： W77E58P－ 25/40， QFP44： W77E58F－ 25/40 此处采用 DIP40： W77E58－ 25/40 单片机 (77E58)的引脚功 能 单片机 W77E58－ 25/40 采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构。 上图是它们的引脚配置 :40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根， 4 组 8 位共 32个 I/O 口，中断口线与 P P3 口线复用。 77E5840 是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照单片机引脚图 [7］。 P0 口有三个 功能 （ 1）外部扩展存储器时，当做数据总线 .（ 2）外部扩展存储器时，当作地址总线 .（ 3）不扩展时，可做一般的 I/O 使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U777E58 11 图 4 77E58引脚图 Fig4 77 E58 Pin drawing P1 口有两个功能 ， I/O 口 P1 口有强上拉电阻 除此之外 P1 端口还用于一些专门功能，具体请看下表 1 所示。 表 1 P1口的第二功能 Table1 The second function of P1 mouth P1 引脚 兼用功能 计数器 2 引脚 计数器 2 重装 /捕获 /计数方向控制脚 串行通讯输入（ RXD1） 串行通讯输出（ TXD1） 外部中断 2（ INT2） 外部中断 3（ INT3） ) 外部中断 4（ INT4） 外部中断 5（ INT5） P2 口有两个功能 ， 扩展外部存储器时，当作地址总线使用 ； 做一般 I/O 口使用，其内部有上拉电阻 ； P3 口有两个功能 ， 除此之外 P3 端口还用于一些 第二 功能 ,如 表 2。 表 2 P3口的第二功能 Table2 The second function P3 mouth P3引脚 兼用功能 串行通讯输入（ RXD） 串行通讯输出（ TXD） 外部中断 0（ INT0） 外部中断 1（ INT1） 定时器 0输入 (T0) 12 定时器 1输入 (T1) 外部数据存储器写选通 WR 外部数据存储器写选通 RD 单片机 (77E58)的 复位电路 复位电路提供单片机复位功能 ,设计用到的复位芯片为 MAX813 上电时可给单片机 RES 脚提供相应的复位电平信号。 MAX813L 芯片特点： (1)上电、掉电以及供电电压下降情况下的复位输出，复位脉冲宽度典型值 200ms。 (2) 独立的看门狗输出，如果看门狗输入在 内未被触发，其输出将由高电平变为低电平。 (3) ，用于电源故障报警、电池低电压检测。 低电平有效的手动复位输入。 MAX813 组成的单片机复位电路如图 5 所示。 图 5 复位电路 Fig5 Reset circuit 上电时可给单片机 RST 脚提供相应的复位电平信号。 温度检测电路的设计 温度检测电路要用到 温度传感器 DS18B20 来检测室内温度，使温度的变化转化成电流或电压的变化从而采集物理量，通过 A/D 转换 ,导入单片机中。 DS18B20 的外形和内部结构 DS18B20 引脚定义 ： (1)DQ 为数字信号输入 /输出端； (2)GND 为电源地； 图 35 DS18B20 的管脚排列 (3)VCC 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） DS18B20 的管脚排列 如图 6 所示。 VCC2GND3PFI4PFO5WDI6RST7WDO8MR1U9MAX813200R18GNDC8+5V123U11DS18B20 13 图 6 DS18B20的管脚排列 Fig6 Pin arrangement of DS18B20 DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH、 TL、配置寄存器。 DS18B20 的内部结果如图 7 所示。 图 7 DS18B20内部结构图 Fig7 DS18B20 internal structure 温度传感器与单片机的接口电路 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20 的 1脚接地， 2 脚作为信号线， 3 脚接电源。 另一种是寄生电源供电方式，如图 38 示单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉。 当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10us。 采用寄生电源供电方式时VDD 端接地。 由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。 A/D 转换电路的设计 A/D 转换器是一种将数字信号转换成模拟信号的器件，为计算机系统的数字信号和模拟环境的连续信号之间提供了一种接口。 A/D 转换器的输出由数字输入和参考源组合来控制的。 大多数常用的数 /模转换器的数字输入是二进制或 BCD 码形成的，输 14 出是电流或是电压，而多数是电流。 因而。 在多数电路中，数 /模转换器的输出需要 A/D转换芯片来实现，本设计便采用用到的芯片为 TLC2543[7］。 TLC2543 的介绍 TLC2543 一个 12 位开关电容型逐次逼近模数转换器，它具有三个控 制输入端，采用简单的 3 线 SPI 串行接口可方便地与微机进行连接，是 12 位数据采集系统的最佳选择器件之一。 TLC2543 的主要特性如下： （ 1） 11 个模拟输入通道； （ 2） 66ksps 的采样速率； （ 3） 最大转换时间为 10μs； （ 4） SPI 串行接口； （ 5） 线性度误差最大为 177。 1LSB（ 6） 低供电电流 (1mA 典型值 )； （ 7） 掉电模式电流为 4μA。 图 8 为 TLC2543 的管脚图 图 8 TLC2543的管脚图 Fig8 Pin picture of TLC2543 （ 1） AIN0～ AIN10：模拟输入端 ； （ 2） CS：片选端，； （ 3） DATA INPUT：串行数据输入端 ； （ 4） DATA OUT： A/D 转换结果三态输出端 ； （ 5） VCC、 GND：电源正端、地 ； （ 6） REF＋、 REF－：正、负基准电压端 ； （ 7） I/O CLOCK：时钟输入 /输出端。 AD 转换工作原理 AIN01AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN911AIN1012REE+14EOC19CLK18DIN17DOUT16CS15GND10REE13VCC20U6TLC2543CSADDOUTDINCLKEOCREE104C3GND +5VD01AIN01AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN911AIN1012REE+14EOC19CLK18DIN17DOUT16CS15GND10REE13VCC20U6TLC2543 15 图 9 A/D转换电路 Fig9 A/D conversion circuit TLC2543 的 I/O 时钟、数据输入、片选信号由 、 、 提供，转换结果由 口串行读出。 AIN7/AIN 接收传感器传来的模拟信号。 此处 REF+接了 正 的 基准电压端 ，它由下图的稳压基准电源提供，以便信号的采集于接收。 的基准电源 TLC2543 的 REF+要接一个 正 的 基准电压端 ，它由下图的稳压基准电源提供原理图如图 10 所示。 图 10 Fig10 Benchmark V power supply C5 和 C6 的作用是为了消除在负载电流变化时不致引起电压较大的波动，消除高频噪声和改善输出的瞬态特性。 流量检测 电路 的设计 流量检测电路主 要是用来检测主控制器与屋内控制器的管道流量，进而达到控制器检测流量控制温度的目的。 本设计的流量计采用 ZRNLUG 涡街流量计。 ZRNLUG 涡街流量计的介绍 涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示： f=St*v/d （ 1） 式中 :f 为 旋涡 的释放频率， Hz； v 为流过旋涡发生体的流体平均速度， m/s； d 为旋涡发生体特征宽度， m； St 为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为 －。 StOUT6NC7NC5GND4NC8NC1VS2SLP3U8 REF196GP10UfC6104C710UfC4104C5+5VGNDREF 16 是 雷诺数 的函数， St=f（ l/Re）。 雷诺数 Re 在 102~105 范围内， St 值约为 ，因此，在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在 102~105，旋涡频率 f=。 由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度 v，再由式 q=v*A 可以求出流量 q，其中 A 为流体流过旋涡发生体的截面积。 ZRNLUG 涡街流量计的管脚排列如图 11 所示。 图 11 ZRNLUG的管脚排列图 Fig11 Pins of ZRNLUG 涡街电流计通过管脚 3 向外输出电流信号，范围是 420mA。 检测电路工作原理 ZRNLUG 涡街流量计的输出信号是 420mA 的电流信号，需要运算放大器 LM358组成的 420mA 输入 5V 输出的 I/V 转换电路 .而该电路输出的电压信号通过 D01 与TCL2543 连接。 经过 A/D 转换电路变成数字信号传到单片机的 P1 口内。 流量监测电路如图 12 所示。 1234P7GND+12V32184U16ALM358ANGND51R24。