110kv變電所電氣設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p>　　智能數(shù)顯熱能表系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　Design of Intelligent Digital Display Heat Energy Meter System </p><p><b>　　2015年6月</b></p>&l

2、t;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1 課題研究目的及意義1</p><p>　　1.2 國外研究現(xiàn)狀1

3、</p><p>　　1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 主要研究內(nèi)容2</p><p>　　1.5 熱能表相關(guān)性能指標3</p><p>　　第2章 熱能表的總體設(shè)計4</p><p>　　2.1 熱能表的工作原理4</p><p>　　2.2 熱能計算方法的確定4

4、</p><p>　　2.3 硬件總體設(shè)計5</p><p>　　2.4 軟件總體設(shè)計6</p><p>　　第3章 熱能表的硬件設(shè)計7</p><p>　　3.1 單片機模塊設(shè)計7</p><p>　　3.1.1 MSP430F149單片機簡介7</p><p>　　3.1.2 電源

5、電路設(shè)計8</p><p>　　3.1.3 復位電路設(shè)計9</p><p>　　3.1.4 晶振電路設(shè)計9</p><p>　　3.1.5 按鍵電路設(shè)計10</p><p>　　3.2 流量傳感器模塊的設(shè)計10</p><p>　　3.2.1 流量傳感器的選擇10</p><p>　

6、　3.2.2 流量傳感器簡介10</p><p>　　3.2.3 流量傳感器電路設(shè)計11</p><p>　　3.3 溫度傳感器電路設(shè)計12</p><p>　　3.3.1 橋式電路分析12</p><p>　　3.3.2 差分比例運算電路分析13</p><p>　　3.3.3 Pt1000橋式測溫電路1

7、4</p><p>　　3.4 A/D轉(zhuǎn)換模塊15</p><p>　　3.5 顯示模塊15</p><p>　　3.5.1 LCD1602液晶顯示器簡介15</p><p>　　3.5.2 液晶顯示電路設(shè)計16</p><p>　　3.6 串行通信模塊電路設(shè)計17</p><p>　

8、　第4章 熱能表的軟件設(shè)計19</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計19</p><p>　　4.2 按鍵子程序設(shè)計20</p><p>　　4.3 定時器T0中斷設(shè)計20</p><p>　　4.4 流量統(tǒng)計子程序設(shè)計21</p><p>　　4.5 熱能計算子程序設(shè)計22</p><

9、;p>　　4.6 液晶顯示子程序設(shè)計22</p><p>　　4.7 串行通信子程序設(shè)計23</p><p>　　4.8 A/D轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計24</p><p>　　第5章 熱能表精度分析25</p><p>　　5.1 熱能表準確度25</p><p>　　5.1.1 準確度定義25</p&

10、gt;<p>　　5.1.2 誤差限的計算25</p><p>　　5.2 誤差限影響因素分析26</p><p><b>　　結(jié) 論28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b><

11、;/p><p><b>　　附 錄 1</b></p><p><b>　　附 錄 2</b></p><p><b>　　附 錄 3 </b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國供熱體制的

12、改革，熱能表將在不久的將來進入家庭。本文介紹了智能數(shù)顯熱能表系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)采用低功耗MSP430F149單片機作為數(shù)據(jù)處理的核心，用流量傳感器來測量熱水的流量，用熱敏電阻Pt1000溫度傳感器捕獲輸入和輸出熱水的溫度。該系統(tǒng)包括硬件和軟件，硬件包括單片機模塊、測溫模塊、流量傳感器模塊、串行通信模塊、顯示模塊、按鍵模塊和電源模塊；軟件部分包括主程序、按鍵、流量采集、溫度采集、A/D轉(zhuǎn)換、熱能計算、串行通訊模塊、顯示等子程序。單片機分析

13、處理采集的溫度和流量信息，通過顯示模塊顯示熱水入口溫度、出口溫度、瞬時流量、累計流量、本次熱量、累計熱量等信息，然后通過通信模塊發(fā)送給PC機，對用戶使用的熱能進行計費。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 熱能表；MSP430F149單片機；流量傳感器；溫度傳感器 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Along

14、 with the reform of heating system, heat energy table will be entering the family in the near future.This paper introduces the design of the intelligent digital display heat energy table system, the system adopts MSP430F

15、149 singlechip as the core of data processing, low power consumption by flow sensor to measure the flow of hot water, with a Pt1000 temperature sensor capture input and output temperature of hot water.The system includes

16、 hardware and software, hardware includes singlechip mo</p><p>　　Key words: Heat energy table; MSP430F149 singlechip; Flow sensor; Temperature sensor</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p&g

17、t;<p>　　1.1 課題研究目的及意義</p><p>　　在我國，供暖是一個長期性的話題，長江以北的大部分地區(qū)采用集體供暖，地暖等方式供暖，如果白天家里沒有人，而供暖還在持續(xù)，那么，這部分就完全被浪費了，現(xiàn)如今越來越多地提倡節(jié)約資源保護環(huán)境，資源利用由粗放式轉(zhuǎn)向節(jié)約式。如果可以用多少供多少，那么就可以節(jié)約很大一部分資源，群眾不但會節(jié)約一大部分供暖費，而且可以改善按與實際采暖面積不符的按建筑面積

18、收費的弊端。在這個資源即將匱乏的星球，節(jié)約能源已經(jīng)是不得不重視的話題，所以，在供暖采暖方面，有很大必要做出一些改善，很有必要來一次節(jié)能革命。歐洲的很大一部分發(fā)達國家已經(jīng)把供熱體系發(fā)展到了智能化[ 1 ]，而我國還處于初級階段，我們不能再把人多難度大當成一個借口，而把它當成前進的理由。我希望通過熱能表的普及，達到節(jié)約資源、充分利用資源的目的，既能讓資源的使用率提高，也能讓人民受益。</p><p>　　1.2 國外

19、研究現(xiàn)狀</p><p>　　集中供暖計量收費是20世紀70年代中期由歐洲開始的。相應的“熱能表”，也經(jīng)歷了從機械式、電子模擬積分式、電子數(shù)字積分式直到微處理器為基礎(chǔ)的智能式的發(fā)展過程。到90年代，戶用熱能表基本上定型，設(shè)計趨于一致1997年4月，歐洲共同體正式通過了統(tǒng)一的熱能表標準，代號為EN1434。 現(xiàn)在向中國市場上推銷的歐洲各國的熱能表，大部分都標明了“符合OIML-R75標準”和“符合EN1434標準”

20、。這既是給用戶一個選擇、判斷的基本依據(jù)，也表明了歐洲熱能表技術(shù)成熟和標準化的程度。</p><p>　　歐洲表熱量積分計算儀一律采取的是K系數(shù)補償?shù)姆绞絒 2 ]。K系數(shù)的取值在進水和回水上是不同的，只能規(guī)定其中一個固定的位置，不得變換。因此，歐洲的熱能表一般規(guī)定要安裝在回水管道上，也就是流量計只能測回水的流量。如果用戶盜用熱水，熱量計量結(jié)果反而減少。管道施工和安裝也不夠靈活和方便。</p><

21、;p>　　歐洲熱能表采用的測溫元件是PT100和PT500。PT100即在0℃時電阻值為100歐姆，測溫探頭的引線電阻必然會給測量帶來誤差。因此對引線電纜的長度有嚴格的要求，一旦配對完畢，不可任意延長或縮短。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>

22、<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]高峰.單片微型計算機原理與接口技術(shù)[M].北京：科學出版社,2007,4.104～131</p><p>　　[2]杜樹春.單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例詳解[M].北京：機械工業(yè)出版社,2007,10.48～51</p><p>　　[3]魏立功.單片機原理與應用技術(shù)[M].北京:北京大學出版社

23、,2004</p><p>　　[4]呂崇德,姜學智等.熱工參數(shù)測量與處理[M].北京:清華大學出版社,1990,1</p><p>　　[5]王樹峰.關(guān)于我國熱能表的歷史,現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國建設(shè)信息供熱制冷,2005(5)</p><p>　　[6]翟智民.熱能表誤差限的分析[J].計量與測試技術(shù),2009(3)</p><p>　　[

24、7]楊精林，曹立軍,韓來章,吳偉福.熱能表示值誤差測量不確定度評定[J].工業(yè)計量,2005</p><p>　　[8]包勝華.熱量表中的溫度傳感器[J].儀表技術(shù)與傳感器,2003(3)</p><p>　　[9]胡誠.高精度溫度控制系統(tǒng)的研究[J].湖北民族學院學報(自然科學版),2006(3)</p><p>　　[10]劉小亮.基于STC12LE5410AD

25、單片機的熱能表的研制[D].河北科技大學，2012</p><p>　　[11]李晶,莫德舉.戶用低功耗超聲式熱量表的研究[J].北京化工大學信息科學與技術(shù)學院，北京，100029</p><p>　　[12]陳秋陽,陳春平.基于MSP430FW427無磁熱能表的設(shè)計[J].青島大學學報：工程技術(shù)版，2010年第1期</p><p><b>　　英文文獻：

26、</b></p><p>　　[13]Zhang Tao. The Research and Application of Low Power Designment in Intelligent Heat Meter[D].Hebei University of Technology,2006,3,pp.3 -4</p><p>　　[14]Li Fang. Study of

27、Calculation Methods of Heat Transmission of Heat meters[J].pp.475-477</p><p>　　[15]Ye Xian-ming; Zhang Xiao-dong,“Design on intelligent heat meter”,Instrument Techniques and Sensor no[J].1,2005,pp10-12</p

28、><p>　　[16]Fang Lide, “Study on dynamic character of a new heating measurement and control system”,Master’s degree dissertation of He Bei University of Technology[D],2005.3,pp18-36</p><p><b>

29、　　附錄1原理圖</b></p><p><b>　　附錄2元器件清單</b></p><p><b>　　表1 元器件清單</b></p><p><b>　　附錄3源程序清單</b></p><p>　　//reneng.c主程序</p><

30、p>　　#include<msp430F149.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include "cod

31、etab.h"</p><p>　　#include "isp.h"</p><p>　　unsigned char SCC1[10];</p><p>　　unsigned char SCC2[10];</p><p>　　#include "ad.h"</p><p&g

32、t;　　sbit k1=P3^2;</p><p>　　sbit k2=P3^3;</p><p>　　sbit k3=P3^4;</p><p><b>　　union{</b></p><p><b>　　float l;</b></p><p>　　char c[4];

33、</p><p><b>　　};</b></p><p>　　unsigned char speed,tmp1,tmp2,t,kk;</p><p>　　unsigned int speed;</p><p>　　long saheat;</p><p>　　float heat,aheat;&

34、lt;/p><p>　　void change(float j,unsigned char cc[])</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned long int i;</p><p><b>　　i=j*100;</b></p><p>　　

35、cc[8]=i%10+'0';</p><p>　　cc[7]=i/10%10+'0';</p><p>　　cc[6]='.';</p><p>　　cc[5]=i/100%10+'0';</p><p>　　cc[4]=i/1000%10+'0';</p

36、><p>　　cc[3]=i/10000%10+'0';</p><p>　　cc[2]=i/100000%10+'0';</p><p>　　cc[1]=i/1000000%10+'0';</p><p>　　cc[0]=i/10000000%10+'0';</p>

37、<p><b>　　}</b></p><p>　　void clear(unsigned char cc[])</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0;i<9;i++)</p>

38、<p><b>　　cc[i]=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ccc()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　clear(SCC1);</p><p>　　clear

39、(SCC2);</p><p><b>　　if(kk==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　change(tmp2,SCC1);</p><p>　　change(tmp1,SCC2);</p><p><b>　　}<

40、/b></p><p><b>　　if(kk==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　change(speed,SCC1);</p><p>　　change(nspeed,SCC2);</p><p><b>　　}&l

41、t;/b></p><p><b>　　if(kk==2)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　change(aheat,SCC1);</p><p>　　change(heat,SCC2);</p><p><b>　　}&l

42、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void key( )</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(!k1)</b></p><p><b>　　{</b>

43、</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　if(!k1)</b></p><p><b>　　{ kk++;</b></p><p>　　while(!k1);</p><p>　　LCD_CLS();<

44、/p><p><b>　　if(kk==3)</b></p><p><b>　　kk=0;</b></p><p><b>　　ccc();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}&l

45、t;/b></p><p><b>　　if(!k3)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　if(!k3)</b></p><p>

46、;<b>　　{</b></p><p>　　LCD_CLS();</p><p>　　LCD_P8x16Str(20,4," Sending ");</p><p>　　change(aheat,SCC1);</p><p>　　send_english();</p><p

47、>　　while(!k3);</p><p>　　LCD_CLS();</p><p>　　LCD_P8x16Str(20,4," OK ");</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>&l

48、t;b>　　}</b></p><p>　　void jisuan()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　nspeed=5;</b></p><p>　　speed+=nspeed;</p><p>　　heat=nspee

49、d*(MI_table[tmp2]-MI_table[tmp1])*(HAN_table[tmp2]-HAN_table[tmp1])/240000;</p><p>　　aheat+=heat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void check_tmp()</p><p><b&g

50、t;　　{</b></p><p>　　tmp1=AD_cha[AD(0)];</p><p>　　tmp2=AD_cha[AD(1)];</p><p>　　t=tmp2-tmp1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init()</p&g

51、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD|=0X01;</p><p>　　TH0=(65535-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65535-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p>&l

52、t;p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void save()</p><p><b>　　{</b></p><p&

53、gt;　　unsigned char *p2;</p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0000);</p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0001);</p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0002);</p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0003);</

54、p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0004);</p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0005);</p><p>　　Erase_IAP_Sector(0x0006);</p><p>　　DataCell.l=aheat;</p><p>　　p2=(char*)&spe

55、ed;</p><p>　　Write_IAP_Byte(0x0000,DataCell.c[0]);</p><p>　　Write_IAP_Byte(0x0001,DataCell.c[1]);</p><p>　　Write_IAP_Byte(0x0002,DataCell.c[2]);</p><p>　　Write_IAP_Byte

56、(0x0003,DataCell.c[3]);</p><p>　　Write_IAP_Byte(0x0004,*((char*)p2+0));</p><p>　　Write_IAP_Byte(0x0005,*((char*)p2+1));</p><p>　　Write_IAP_Byte(0x0006,kk);</p><p><b

57、>　　}</b></p><p>　　void read()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Data.c[0]=Read_IAP_Byte(0x0000);</p><p>　　Data.c[1]=Read_IAP_Byte(0x0001);</p><

58、p>　　Data.c[2]=Read_IAP_Byte(0x0002);</p><p>　　Data.c[3]=Read_IAP_Byte(0x0003);</p><p>　　aheat=Data.l;</p><p><b>　　speed=0;</b></p><p>　　speed+=Read_IAP_B

59、yte(0x0004);</p><p>　　speed<<=8;</p><p>　　speed+=Read_IAP_Byte(0x0005);</p><p>　　kk=Read_IAP_Byte(0x0006);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　voi

60、d main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Init(); //LCD初始化</p><p>　　LCD_P8x16Str(20,2,"Please Wait");</p><p>　　Ini_UART(); //初始化串口</p

61、><p>　　Init_AD();</p><p>　　AT(); //初始化模塊</p><p>　　LCD_CLS();</p><p>　　LCD_P8x16Str(20,2," OK ");</p><p><b>　　read();</b></p>

62、<p>　　LCD_CLS();</p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　key();</b></p&

63、gt;<p><b>　　ccc();</b></p><p>　　display(kk);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void het() interrupt 1</p>&

64、lt;p><b>　　{</b></p><p><b>　　t++;</b></p><p><b>　　if(t==66)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　check_tmp();</p><

65、;p><b>　　jisuan();</b></p><p><b>　　save();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　TH0=(65535-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65535-50000)%256;&l

66、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ser() interrupt 4</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(RI==1)</b></p><p>　　{ aa[j]=SBUF;//命

67、令存到命令數(shù)組</p><p>　　RI=0; //軟件清除接收中斷</p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　float code HAN_tabl

68、e[]=</p><p>　　{4.7841,8.9963,13.206,17.412,21.616,25.818,30.018,34.215,38.411,42.605, </p><p>　　46.798,50.989,55.178,59.367,63.554,67.740,71.926,76.110,80.294,84.476,</p><p>　　88.65

69、9,92.840,97.021,101.20,105.38,109.56,113.74,117.92,122.10,126.28,</p><p>　　130.46,134.63,138.81,142.99,147.17,151.35,155.52,159.7,163.88,168.06,</p><p>　　172.24,176.41,180.59,184.77,188.95,193.1

70、3,197.31,201.49,205.67,209.85,</p><p>　　214.03,218.21,222.39,226.57,230.75,234.94,239.12,243.3,247.48,251.67,</p><p>　　255.85,260.04,264.22,268.41,272.59,276.78,280.97,285.15,289.34,293.53,</

71、p><p>　　297.72,301.91,306.1,310.29,314.48,318.68,322.87,327.06,331.26,335.45,</p><p>　　339.65,343.85,348.04,352.24,356.44,360.64,364.84,369.04,373.25,377.45,</p><p>　　381.65,385.86,390

72、.07,394.27,398.48,402.69,406.9,411.11,415.33,419.54,</p><p><b>　　};</b></p><p>　　#define rw(x) P3OUT=(P3OUT&(~BIT6))|(x?BIT6:0); //液晶顯示</p><p>　　void delay(uint z) /

73、/延時</p><p>　　{ uint t,y; </p><p>　　for(t=z;t>0;t--) </p><p>　　for(y=110;y>0;y--); }</p><p>　　void write_com(unsigned char com) //寫命令</p><p>　　{ P3OUT

74、&=~BIT5;//作為RS選擇端低電平有效 </p><p><b>　　rw(0);</b></p><p>　　P4OUT=com; </p><p>　　delay(5); </p><p>　　P3OUT|=BIT7; //delay(5); </p><p>　　P3OUT&a

75、mp;=~BIT7; }</p><p>　　void write_data(unsigned char date) //寫數(shù)據(jù)</p><p>　　{ P3OUT|=BIT5;//作為RS選擇端高電平有效 </p><p><b>　　rw(0);</b></p><p>　　P4OUT=date;</p>

76、<p>　　delay(5); </p><p>　　P3OUT|=BIT7;//作為E選擇端=1; </p><p>　　// delay(5); </p><p>　　P3OUT&=~BIT7; </p><p>　　void init() //初始化</p><p>　　{ P3DIR=0x

77、ff;//P3輸出 作控制口 </p><p><b>　　P3SEL=0; </b></p><p>　　P3OUT=0x00; </p><p>　　P3OUT&=~BIT7;//E </p><p>　　P3OUT&=~BIT5;//RS</p><p>　　P4DIR=0X

78、FF;//P4輸出 作數(shù)據(jù)口 </p><p><b>　　P4SEL=0; </b></p><p>　　P4OUT=0X00;</p><p>　　write_com(0x38);//顯示模式設(shè)置 </p><p>　　write_com(0x0c);//開顯示，不顯光標 </p><p>　

79、　write_com(0x06);//數(shù)據(jù)地址指針 </p><p>　　write_com(0x01);//清屏 </p><p>　　_BIS_SR(GIE);//兩個開總中斷的方法隨便用哪一個 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　display2(unsigned char x,unsig

80、ned char *p) //顯示函數(shù)2</p><p>　　{ unsigned char y=0; //y要給其初值0否則出亂碼 </p><p>　　write_com(x); </p><p>　　while(p[y]!=0x00)</p><p>　　{ write_data(p[y]); </p><

81、;p><b>　　y++; </b></p><p>　　delay(5);}}</p><p>　　//ad.h AD 轉(zhuǎn)換子程序文件</p><p>　　#include "REG51.h"</p><p>　　sfr ADC_CONTER=0xC5;</p><p&g

82、t;　　sfr ADC_DATA=0xC6;</p><p>　　sfr P1M0=0x91;</p><p>　　sfr P1M1=0x92;</p><p>　　void Init_AD()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1M0=0x03;</p>

83、<p><b>　　P1M1=0;</b></p><p>　　ADC_DATA=0;</p><p>　　ADC_CONTER=0XE0;</p><p>　　delay(1); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned

84、char AD(unsigned char i)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ADC_CONTER=0xe8|i;</p><p>　　_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();</p><p>　　while(!(ADC_CONTER&0X10));<

85、/p><p>　　ADC_CONTER=0xe0;</p><p>　　return ADC_DATA;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned char j=0;</p><p>　　int g_timeout=0;</p><p>　　

86、void delay(unsigned int ms)// 延時子程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　while(ms--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for

87、(i=0;i<120;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Print_Char(unsigned char ch)//發(fā)送單個字符</p><p><b>　　{</b></p&g

88、t;<p>　　SBUF=ch; //送入緩沖區(qū)</p><p>　　while(TI!=1); //等待發(fā)送完畢</p><p>　　TI=0; //軟件清零</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Print_Str(unsigned char *str)//發(fā)送字符串&l

89、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(*str!='\0')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Print_Char(*str);</p><p><b>　　delay(2);</b&