基于单片机的热能表设计小论文正稿.doc

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1、....摘要：为了解决普通热能表受数据传输距离影响的问题，为了节约成本，本文基于STC12LE5616AD单片机设计了一款具有GSM通信功能的热能表。该热能表采用TC35i模块来定时发送短信数据，通过该方法统计热能表热量信息，完成对用户的收费。该采用置电池供电方式，并且程序中采用中断方式执行程序来减少电能损耗，通过这种优化来延长热能表的使用年限。关键词：热能表GSM通信电池供电Abstract:Inordertosolvetheproblemsofordinaryheatmetertransmissiondistanceisaffectedbythedata,inordertosave

2、costs,MicrocontrollerBasedSTC12LE5616ADheatmeterisdesignedwithaGSMcommunicationfunction.TheheatusedinthetableTC35imoduletoregularlysendSMSdata,statisticalinformationthroughtheheatmeterheatmethod,completeusercharges.Thebuilt-inbattery-poweredmode,andtheprogramusinginterruptprogramexecutiontoreduc

3、eenergylossthroughthisoptimizationtoprolongtheusefullifeofthethermalenergyofthetable.Keywords:battery-poweredheatmeterGSMcommunications目前，绝大多数的热能表均采用基于MBUS或RS-485总线的有线组网方式[1]。随着应用的规模扩大，其布线复杂、维护困难等缺点逐渐显现并难以解决，而采用短距离无线通信技术的热能表因其可较好地克服这一缺点，现已成为热能表的发展趋势[2-4]。无线热能表一般采用ZigBee无线通信技术,但是采用这种技术传输围一般为10-10

4、0m之间，即使采用增加发射功率，也仅仅可以增加到1-3km，所以采用GSM通信可以很方便的解决传输距离短的问题，因为在城市各地均设有大量基站，因此采用这种方法可以无视距离因素影响。本文针对GSM通信热能表的设计方案和关键技术展开讨论。1热能表测量原理1.1热能表测量原理热能表原理是利用一对由Pt1000组成的测温电路分别安装在进出水口管道上，再在进水口安装流量传感器，通过微处理器来读取进出水口温度信息和流量信息，再由微处理器计算得出热能信息，计算表达式如下。(1)式中为流经热能表中载热液体的质量流量()；为流经热能表的水的体积流量()；为流经热量表的水的密度()；为在热交换系统的入口和

5、出口温度下，水的比焓值()；为时间()。其中，水的比焓值可以通过查找实际温度对应的热焓制表和密度表得到[5]。........1.2GSM通信技术由于热能表安装围较大，所以采用有线通信的方式会给安装带来很大困难，所以采用无线通信的方式会解决这一问题的影响，GSM通信又因为基站的广泛性解决了普通无线通信距离的问题。所以采用GSM通信具有很多优点。设计过TC35i模块实现了GSM通信，该模块为西门子公司的一款双频900/1800MHz的GSM模块，它易于集成，可以在较短的时间花费较少的成本开发出新颖的产品，该模块最大的优点是通信方式为TTL电平通信，可以直接与单片机串口进行通信，这样做可以

6、省去模块与单片机之间的信号转换减少热能表整体大小。2设计方案及电路设计本系统由单片机(STC12LE5616AD)、测温电路(基于Pt1000组成的带有差分比例运算电路的桥式电路)、机械式流量计(LCT-9273B)、GSM通信模块(TC35i)、显示模块(OLED12864)组成。整个系统通过单片机(STC12LE5616AD)控制读取测温电路温度和流量计流量，通过单片机计算出热能信息，除此以外，单片机还具有存储数据和时钟管理功能。显示屏通过单片机控制来显示进出水温度信息、流量信息和热能信息。GSM模块通过单片机控制的时钟定时给供热公司发送用户热量信息。热能表系统框图如图1所示。图1

7、热能表原理框图2.1热能测量电路2.1.1流量测量流量测量通过LCT-9723B型实现，流量传感器利用探头感应被测物的平动和转动，并将采样信号送入控制器进行处理并输出稳定幅度的方波信号。输出方波的数量就是被测物经过探头位置的次数，通过输出方波频率可计算被测物的移动位移或速度。单片机通过读取流量传感器的产生方波的频率可以计算出流量信息，从而实现流量的测量。2.1.2温度测量温度测量通过Pt1000实现，设计过桥式电路(结构图如图2所示)测量出Pt