基于單片機(jī)的智能感溫水表的設(shè)計(jì)

摘要：為了克服現(xiàn)有的水表在技術(shù)上不能區(qū)分冷熱水的不足，設(shè)計(jì)了一種新型實(shí)用的智能感溫水表。系統(tǒng)采用雙干簧管設(shè)計(jì)了流量傳感器，提高了測(cè)量精度。AT89C52單片機(jī)作為主控芯片，系統(tǒng)工作時(shí)，溫度傳感器DS18B20采集水溫信息傳入單片機(jī)，并與設(shè)定的溫度值比較，當(dāng)判斷水溫高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始統(tǒng)計(jì)流量傳感器輸出的脈沖個(gè)數(shù)，并以此計(jì)算當(dāng)前流量。流量數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)輸出在液晶顯示屏上，同時(shí)用E2PROM存儲(chǔ)，進(jìn)行掉電保護(hù)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)對(duì)溫水計(jì)量精確，具有良好的穩(wěn)定性，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)；干簧管；DS18B20；液晶顯示屏；E2PROM

0 引言
現(xiàn)用的檢測(cè)熱水流量的方法是在熱水或暖氣管道的入戶端安裝一個(gè)水表，直接檢測(cè)流過(guò)的流量，根據(jù)記錄的流量來(lái)計(jì)費(fèi)。但是，熱水不可能一直使用，閑置在管道中的熱水會(huì)逐漸冷卻，每一次間隔較長(zhǎng)的使用，用戶都要事先放掉一些涼水。每一個(gè)采暖季開(kāi)始前，都需要循環(huán)大量的冷水來(lái)試驗(yàn)管道的可靠性，然后才會(huì)逐步提高水溫。而這些放掉或循環(huán)的冷水卻需要用戶按熱水的價(jià)格來(lái)承擔(dān)費(fèi)用，這顯然不合理。為了解決現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，本文對(duì)傳統(tǒng)的水表做了改進(jìn)，采用AT89C52單片機(jī)作為主控芯片，由溫度傳感器DS18B20實(shí)時(shí)采集管內(nèi)液體溫度信息。當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)流量計(jì)算。同時(shí)，系統(tǒng)增加了顯示端口和存儲(chǔ)端口，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)保存。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
智能感溫水表由信號(hào)采集、信號(hào)處理、計(jì)算以及數(shù)據(jù)顯示、記錄3部分組成，系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

水管中的溫度傳感器實(shí)時(shí)采集液體溫度信息，傳給AT89C52單片機(jī)。單片機(jī)判斷傳來(lái)的溫度值大于閾值時(shí)，啟動(dòng)流熱水量計(jì)算。流量傳感器是由安裝在管道內(nèi)的葉輪和一對(duì)干簧管實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)熱水流過(guò)葉輪時(shí)，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)干簧管形成電脈沖信號(hào)，單片機(jī)統(tǒng)計(jì)脈沖數(shù)即可計(jì)算出當(dāng)前流量。計(jì)算的結(jié)果通過(guò)串口液晶顯示模塊顯示出來(lái)。同時(shí)，所得的數(shù)據(jù)采用I2C總線，存儲(chǔ)到E2PROM中，進(jìn)行掉電保護(hù)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
硬件電路的搭建以AT89C52單片機(jī)為信號(hào)處理核心，P0口和P1口控制顯示電路(1602B)，P2口控制溫度傳感器(DS18B20)和雙干簧管(MARR -5)的信號(hào)采集，P3口負(fù)責(zé)E2PROM(CAT24WC0X)存儲(chǔ)。系統(tǒng)的硬件電路示意圖如圖2所示。