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石家庄铁道大学四方学院毕业设计

基于单片机的热能表设计 The Heat Meter Based on MCU

毕业设计(论文)开题报告 题目 学生姓名 学号 基于单片机的热能表设计 班级 专业 电气工程及其自动化 一、研究背景 目前，北方大部分集中供暖的省市都发布了新建住宅集中采暖系统必须采用分户热计量的技术标准或行政法规，给热量表行业带来了巨大商机。然而，我国试点项目使用的热计量产品多为欧洲进口产品，国内自主研发的产品还未实现成熟的批量生产，质量参差不齐。从国内供热计量的试点经验来看，即使是进口产品，在施工和使用过程中也存在问题，某种程度上也影响了供热计量工作的顺利进行。 二、国内外研究现状 在国外，集中供暖计量收费是20世纪70年代中期由欧洲开始的。相应的“热量表”，也经历了从机械式、电子模拟积分式、电子数字积分式直到微处理器为基础的智能式的发展过程。直到90年代，户用热量表基本上定型，设计趋于一致1997年4月，欧洲共同体正式通过了统一的热量表标准，代号EN1434。现在向中国市场上推销的欧洲各国的热量表，大部分都标明了“符合OIML-R75”和“符合EN1434标准”。欧洲表热量积分计算仪一律采用K系数补偿的方式。K系数的取值在进水和回水上是不同的，只能规定其中一个固定的位置，不得变换。欧洲热量表采用测温元件是Pt100和Pt500。Pt100即在0℃时电阻值为100Ω。 在国内，中国热量表的自行研制开始于上世纪的九十年代。根据专利文献，中国最早研制“采暖用热量表”的是山西的一位教师。中国热量表的研发、生产中，认真学习借鉴了国外成熟的技术，也针对中国国情做了大量自主开发的努力。中国热量表有以下特点：测温传感器选用了Pt1000（相比欧洲过去采用的Pt100和Pt500，测量信噪比提高了2-10倍），不仅如此，我国热量表既可用于测量供热量，也可用于测量供冷量（吸热量），一表两用。区别于欧洲热量表安装在回水管道上，我国热量表大都设计成既可安装在进水管道上，也可安装在回水管道上，这种做法对盗用热水有一定的制约作用。中国国产热量表的价格比欧洲进口热能表便宜1/2到2/3左右，并且中国目前的供热系统对中国的热量表提出了比欧洲国家更苛刻的要求，对水质的适应性更高。虽然我国热能表相比欧洲有不少优势，但是由于流量计主要部件，流量计量传感技术相对复杂，问题较多，中国热量表在这方面尤其是薄弱的环节。 三、研究方案 热能表主要有三部分组成：流量计、温度传感器、积算器。 流量计部分用以测量流经热交换的热水流量，设计中采用机械式流量计，这种流量计工艺简单，成本较低，性能稳定，计量精度高。 温度传感器用来分别测量供暖进回水温度，传感器采用Pt1000，一方面该传感器精度符

合国家标准，提供较为精确的数据，使得计费较为准确，另一方面，此温度传感器各种研究资料较为充足，有利于准确计算出热量值。 积算器部分根据流量计和温度传感器提供的流量和温度，通过热力学公式计算出用户在热交换系统中获得的热量，这部分主要由单片机构成，除单片机处理和分析各种数据以外，为了方便统计和用户了解家庭获得热量，该部分添加了GSM通信模块和12864显示屏。 GSM通信模块可以将单片机得出的热量信息发给统计部门，这种方法节省成本，有利于实现无人化管理，并且控制简单方便，采集信号范围广。 显示方面准备采用低功耗12864显示屏，采用这种显示屏一方面可以节约电能，延长热量表使用时间，另一方面，12864显示的数据较多，可以更精确的显示流量统计数据。 热能表结构框图如图3-1所示。 图3-1 热能表结构框图 四、预期结果 本设计通过设计流量传感器模块，温度传感器模块，通过单片机接受传感器数据，经过单片机进行积算，得出结果，通过显示模块输出显示流量数据，通过GSM模块发送流量，热量数据。经过这几个模块体系，实现对热能表的设计。 指导教师签字

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