基于單片機(jī)的智能感溫水表的設(shè)計(jì)
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2．1 流量傳感器的設(shè)計(jì)
水管中的液體流量信號(hào)的采集是通過雙干簧管傳感器實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)采用了MARR-5干簧管，這是一種磁敏開關(guān)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。包含2片軟磁性材料做成的磁簧片，被封裝在充有惰性氣體的玻璃管里，磁簧片間留有空隙，構(gòu)成常開觸點(diǎn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172155.htm
當(dāng)永久磁鐵靠近干簧管時(shí)，簧片的接點(diǎn)就會(huì)感應(yīng)出極性相反的磁極。由于磁極極性相反而相互吸引，當(dāng)吸引的磁力超過簧片的抗力時(shí)，分開的接點(diǎn)便會(huì)吸合。
在熱水管道中安裝一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，水的流動(dòng)推動(dòng)葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，流量越大，葉輪的轉(zhuǎn)速越高。葉輪軸向安裝一個(gè)計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤，一片永磁鐵固定轉(zhuǎn)盤上，干簧管固定安裝在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤附近。整個(gè)傳感器的組成示意圖如圖4所示。
轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵就經(jīng)過干簧管一次，即在信號(hào)端產(chǎn)生一個(gè)計(jì)量脈沖，單片機(jī)計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)計(jì)量脈沖即可求出流量。但是使用單個(gè)干簧管易受水錘現(xiàn)象、人為電磁干擾等外界因素的影響，產(chǎn)生較大的計(jì)量誤差。所以，感溫水表在設(shè)計(jì)流量傳感器時(shí)采用了雙干簧管傳感器(見圖4)。當(dāng)檢測到干簧管A吸合時(shí)，先記錄下來；再檢測干簧管B，只有檢測到干簧管B吸合后才認(rèn)為此次采集的計(jì)數(shù)脈沖有效。
2．2 溫度傳感器
水管溫度傳感器采用了Dallas公司的DS18B20傳感器，測量范圍：-55～+125℃，分辨率12位，滿足設(shè)計(jì)要求。DS18B20以計(jì)數(shù)器原理工作，可直接向單片機(jī)輸出數(shù)字量，不需要后加加A／D轉(zhuǎn)化模塊。它采用單總線方式，僅需一根信號(hào)線與單片機(jī)連接即可傳送串行數(shù)據(jù)，且不需要外部元件。測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)為9～12位，并可編程選擇?？刂坪唵危ぷ骺煽?。
2．3 液晶顯示電路和存儲(chǔ)電路
感溫水表信息顯示模塊采用液晶顯示屏(LCD)顯示。由于該水表顯示的內(nèi)容包括少量數(shù)字和字母，段式LCD1602B就可以滿足要求，且價(jià)格低廉。它內(nèi)部集成有LCD控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器和RAM，因而可方便顯示數(shù)據(jù)的編程。設(shè)計(jì)中，1602B采用3～4線串行數(shù)據(jù)輸入，直接與單片機(jī)P0口相連。由于串行接口方式節(jié)省了所需的口線和系統(tǒng)資源，因而使系統(tǒng)具有較高的資源利用率。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路采用I2C總線的E2PROM存儲(chǔ)器CAT24WC04。CAT24WC04是串行的E2PROM存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)容量為4 KB。圖2中草SCL為時(shí)鐘線，SDA為數(shù)據(jù)線。當(dāng)前時(shí)刻的流量數(shù)據(jù)會(huì)保存在CAT24WC04中，可保證掉電時(shí)，數(shù)據(jù)不丟失。
評(píng)論