基于51單片機(jī)的流量控制系統(tǒng)

王小紅 羅芳 張志亮

摘 要：本文設(shè)計(jì)一個(gè)以STC89C52單片機(jī)為核心的水流量檢測(cè)系統(tǒng)，利用檢測(cè)管道流量的渦輪流量計(jì)來采集流量控制信息，然后將與流量成正比的脈沖信號(hào)傳給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)轉(zhuǎn)換為流量數(shù)據(jù)，在液晶屏幕LCD12864中顯示出來，并提供可以調(diào)節(jié)的高、低流量報(bào)警功能，同時(shí)通過485通訊端口將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);485通訊;12864顯示屏;渦輪流量計(jì)

中圖分類號(hào)：TB476 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)今社會(huì)，流量計(jì)已經(jīng)成了工業(yè)生活中隨處可見并重要的一部分，流量是三大工業(yè)過程控制量之一，渦輪流量計(jì)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。所以，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)易的流量檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)我們生活上具有重要的指導(dǎo)意義。

1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文利用流量傳感器采集到水流量信息，流量傳感器輸出頻率與流量成正比的脈沖信號(hào)，然后傳送給單片機(jī)。單片機(jī)軟件系統(tǒng)把采集到的信息與事先的設(shè)定值進(jìn)行處理，輸出到顯示屏上顯示出來。并提供可以調(diào)節(jié)的流量報(bào)警功能，同時(shí)還具有485通訊端口，將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

本系統(tǒng)主要由電源模塊、主控模塊、LCD顯示屏、通訊電路、聲光報(bào)警電路和鍵盤等模塊組成。具有自動(dòng)計(jì)量流量、顯示流量、聲光報(bào)警等功能。系統(tǒng)硬件原理方框圖如圖1所示。

工作原理：首先設(shè)定限量流量值，渦輪流量計(jì)采集流量信息傳送給單片機(jī)，在軟件系統(tǒng)的控制下STC89C52單片機(jī)跟著先前的設(shè)置限流量值進(jìn)行對(duì)比，輸出相對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的檢測(cè)和報(bào)警機(jī)制。電路原理圖如圖2所示。

2 渦輪流量控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及選型

渦輪流量控制系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、渦輪流量傳感器電路模塊、通訊電路模塊、液晶顯示電路模塊、聲光報(bào)警電路模塊和電源電路模塊等組成。

2.1 顯示電路

采用LCD12864液晶顯示屏。既能夠顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。LCD12864還具有低電壓、低功耗的特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案比同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊硬件電路結(jié)構(gòu)和顯示程序都要簡(jiǎn)潔很多，而且價(jià)格偏低。

2.2 報(bào)警控制電路

報(bào)警電路由1K電阻、三極管Q1和一只蜂鳴器組成，當(dāng)單片機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)時(shí)輸出低電平，經(jīng)過1K電阻限流，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器得電鳴叫報(bào)警。另外還有3個(gè)指示燈，分別指示高流量報(bào)警、正常狀態(tài)和低流量報(bào)警，電阻R2-R4是發(fā)光二極管的限流電阻。

2.3 按鍵電路

有4個(gè)按鍵，分別是：S1菜單按鍵，通過此鍵來切換所需調(diào)節(jié)的數(shù)值;S2加數(shù)鍵，調(diào)整選中的數(shù)值，短按為加1，長(zhǎng)按超過1秒為連加;S3減數(shù)鍵，調(diào)整選中的數(shù)值，短按為減1，長(zhǎng)按超過1秒為連減;S4復(fù)位鍵，按下后可對(duì)累計(jì)流量進(jìn)行清零。

2.4 流量傳感器接口

流量傳感器有三根引腳，分別是電源正極、脈沖輸出和電源負(fù)極，脈沖輸出與單片的外部中斷1端口（P33）相連接。

2.5 485通訊模塊

本設(shè)計(jì)采用MAX485芯片作為通訊芯片，它的輸入端1腳和4腳分別和單片機(jī)的RXD/TXD相連，2/3/8腳連接到電源正極，5腳接電源負(fù)極，6/7腳是485信號(hào)輸出端口。

3 流量控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)的主要包括主控程序、數(shù)據(jù)采樣處理程序、鍵盤輸入程序、數(shù)碼管顯示程序、聲光報(bào)警程序。主程序主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)分配地址、系統(tǒng)初始化和調(diào)用各自子程序。主程序?qū)λ械淖映绦蜻M(jìn)行調(diào)用，主要負(fù)責(zé)初始化各個(gè)I/O口，調(diào)用數(shù)據(jù)的采用程序，并將采樣到的數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較，從而控制聲光報(bào)警電路，達(dá)到節(jié)約用水的目的。

4 結(jié)論

本文主要介紹了使用渦輪流量傳感器，將實(shí)際流量轉(zhuǎn)化為電脈沖，從而實(shí)現(xiàn)智能流量控制。該系統(tǒng)具有計(jì)量精確、能耗低等特點(diǎn)，可用于家屬區(qū)、公共用水量大的場(chǎng)所，也可用于工業(yè)流量計(jì)量。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：2017年清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技項(xiàng)目“太陽能熱水器的淋浴控制器應(yīng)用研究”（zk17002）

作者簡(jiǎn)介：王小紅（1980-），女，江西高安人，碩士，研究方向：電工技術(shù)、智能控制;羅芳（1987-），女，廣東梅州人，碩士，研究方向：智能視頻監(jiān)控、智能控制;張志亮（1981-），男，廣東清遠(yuǎn)人，博士，研究方向：電子、通信工程。