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)計一個以STC89C52單片機(jī)為核心的水流量檢測系統(tǒng)，利用檢測管道流量的渦輪流量計來采集流量控制信息，然后將與流量成正比的脈沖信號傳給單片機(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、低流量報警功能，同時通過485通訊端口將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);485通訊;12864顯示屏;渦輪流量計

中圖分類號：TB476 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

當(dāng)今社會，流量計已經(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，渦輪流量計因結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。所以，設(shè)計出一個簡易的流量檢測系統(tǒng)，對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

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，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)的流量報警功能，同時還具有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、聲光報警電路和鍵盤等模塊組成。具有自動計量流量、顯示流量、聲光報警等功能。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)行對比，輸出相對應(yīng)的報警信號，實現(xiàn)對流量的檢測和報警機(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。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案比同類型的圖形點陣液晶顯示模塊硬件電路結(jié)構(gòu)和顯示程序都要簡潔很多，而且價格偏低。

2.2 報警控制電路

報警電路由1K電阻、三極管Q1和一只蜂鳴器組成，當(dāng)單片機(jī)輸出報警信號時輸出低電平，經(jīng)過1K電阻限流，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器得電鳴叫報警。另外還有3個指示燈，分別指示高流量報警、正常狀態(tài)和低流量報警，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，長按超過1秒為連減;S4復(fù)位鍵，按下后可對累計流量進(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信號輸出端口。

3 流量控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

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，將實際流量轉(zhuǎn)化為電脈沖，從而實現(xiàn)智能流量控制。該系統(tǒng)具有計量精確、能耗低等特點，可用于家屬區(qū)、公共用水量大的場所，也可用于工業(yè)流量計量。

參考文獻(xiàn)：

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

作者簡介：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。