小区交换站供热系统数据采集模块的设计毕业设计(编辑修改稿)

小区交换站供热系统数据采集模块的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型 液晶模块。 它由若干个 5X7或者 5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每图 LCD1602 引脚图 位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和 行间距 的作用。 1602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 1602采用标准的 16脚界面， 其引脚图如图 ： 第 1脚： VSS 为电源地 第 2脚： VCC 接 5V 电源正极 第 3脚 ： V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。 第 4脚： RS 为寄存器选择，高电平 1时选择数据寄存器、低电平 0时选择指令寄存器。 第 5脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 第 6脚： E(或 EN)端为使能端 ,高电平时读取信息，负跳变时执行指令。 第 7～ 14脚： D0～ D7为 8位双向数据端。 第 15～ 16脚：空脚或背灯电源。 15脚背光正极， 16脚背光负极。 3 硬件电路的 设计 单片机最小系统的设计 单片机 STC12C5A60S2外部晶振为 12MHz,一个指令周期为 1/12us，其最小系统包括复位电路和时钟电路。 时钟电路用于产生单片机工作时所需的时钟控制信号， AT89C52单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准的，有条不紊的一拍一拍的工作，时钟信号直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也可以直接影响单片机的系统稳定性。 常用的时钟信号电路设计两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式， 本设计从简化电路方面考虑，采用内部时钟方式。 STC12C5A60S2单片机内有一个用于构成振荡器的高增益的反相放大器，该高增益反相放大器的输人端为芯片引脚（ XTAL1），输出端为芯片引脚（ XTAL2），这两个引脚接石英晶体振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。 电路中电容 C1和 C2通常选择 30pF左右，电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。 晶体振荡器的频率范围通常是在 — 12MHz之间，晶振频率越高，则系统的时钟频率就越高，单片机也就运行更快。 复位电路 单片机的初始化操作，可以初始化系统，摆脱由于程序运行出 错和操作失误造成的系统死锁状态。 STC12C5A60S2单片机是通过外部复位电路实行复位功能的，复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。 本课题采用手动复位。 单片机最小系统电路图如图 31所示。 图 31 STC12C5A60S2的最小系统 数据采集电路的设计 1）温度采集模块的设计 DS18B20有 8引脚的 SO封装、 8引脚μ SOP封装以及 3引脚 TO— 92封装 3种形式。 本设计采用的只有三引脚的 DS18B20封装形式，三个引脚分别是 GND接地引脚， DQ数据输入或者输出引脚， VDD电源引脚或 者工作在寄生电源时该引脚接地。 接线图如图。 图 DS18B20温度传感器与单片机连接图 2）压力采集模块的设计 压力变送器所采集的压力范围为0~20MPa，输出的是 4~20mA的直流信号，因为单片机具有 A/D转换功能的 P1口输入的模拟信号是 1~5V的电压信号，因此，需 要将压力变送器输出的 4— 20mA的电流经 250Ω的电阻变成 15V的电压，经电容滤波后连接到自带 A/D转换的单片机的 P1口，其信号处理电路如图。 3）湿度采集模块的设计 电磁流量计的测量范围 为 1~10000（ m3/h） ， 输出信号为 420mA电流 输 出，须经250Ω电阻转换成 15V的电压信号，再经电容滤波后送至单片机的 P1口，其信号处理电路如图。 4）开关量采集模块的设计 光电耦合器亦称 光电隔离器 ，简称图 开关量采集电路 图 压力采集及其信号处理电路 图 流量采集及其信号处理电路 光耦。 光电耦合器以光为媒介传输电信号。 它对输入、输出电信号有良好的 隔离作 用 ， 光耦合 器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及 信号放大。 输入的电信号驱动 发光二极管 ，使之发出一定波长的光，被 光探测器 接收而产生 光电流 ，再经过进一步放大后输出。 这就完成了电 — 光 — 电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。 由于 光耦合器 输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。 本课题须采集循环泵 、 补水泵启停状态等开关量，设计电路为上电后分别用一个开关代表控制两个泵启 停的接触器线圈的吸合状态，输出的信号经过光电耦合器传送至单片机，其电路图如图。 键盘输入与显示电路的设计 1） 显示电路 LCD1602与单片机的连接图如图 ： 图 LCD1602液晶界面 2） 键盘电路 键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。 在一般情况下，键盘是由一组排列规则的按键组成的，但键盘实际上是一组按键开关的集合。 通常，键盘开关利用了机械触点的闭合和断开作用，一个电压信 号通过键盘开关机械触电的断开和闭合，输出一个电压波形。 常用的键盘界面分为独立式键盘界面和行列式键盘界面。 由于本设计中只有 三个按键，故采用设计简便的独立式键盘界面。 独立式界面键盘是最简单的键盘，各键相互独立，直接用 I/O口线的构成单个按键电路，通过检测输入线的电平状态就可以很容易的判断出是哪个按键按下。 本设计中的键盘界面电路如图 示。 此键盘电路共 3个按键，分别与单片机的 、 ，三个按键分别为 开始显示 键 K 停止显示 键 K2和 数据存储 键 K3组成。 当按下 K1时， LCD 液晶显 示器开始依次显示温度 、 压力 、流量等数据； 按下 K2键， LCD 液晶显示器停止显示数据；按下 K3键，数据暂停与上位机进行数据通信，开始进行 USB 数据存储。 通信模块的设计 本课题的通信模块采用标准 RS232串行通信标准进行与上位机的数据通讯，RS323C 标准是美国 EIA(电子工业联合会）与 BELL 等公司一起开发的 1969年公布的通信协议。 它适合于数据传输速率在 0～ 20xx0b/s 范围内的通信。 这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电气特性都作了明确规定。 由于通行设备厂商都生产与 RS232C 制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 目前大多数计算机 的 RS232C 通信接。