双通道热量计量系统设计

河南科技学院2009 届本科毕业论文（设计）论文题目：双通道热量计量系统设计学生姓名： 蒙冠杰所在院系： 机电学院所学专业： 应用电子技术教育导师姓名： 洪新华 邵 锋完成时间：2009 年 5 月 20 日摘 要当前，我国的供热收费主要以“大锅饭式”为主，仅有部分城市采用单通道热量计量系统，价格比较昂贵 ，并且不能防止用 户盗水情况的发生， 对于供暖公司和用户来说都是有弊端的。本 设计是根据国家最新标准设计的双通道热量计量系统，设计 的目的主要是为 了解决用户盗水的情况发生和生产成本的问题。设计中采用 AT89S52 单片机芯片作为核心控制模块，温度 测量采用支持单总线的DS18B20 芯片，测量精度可以达到 0.0625，流量采集采用霍尔元件 A44E 进行信号测量。最终系统可实现 双通道的流量采集和温度采集，室温的采集和控制，各种数据的液晶显示，热量消 费的预付费以及掉电保护等功能。关键词：热量计量，双通道，预付费，非接触式卡 Dual-channel measurement of the thermal system designAbstractAt present, China is mainly the heat is Apportionment of heating costs，Only in some cities use single-channel heat metering system, prices are more expensive, it can not prevent the occurrence of water users to steal, these problems make heating enterprises and users at a disadvantage. The design is in accordance with national standards for the design of the latest dual-channel heat metering system. The main purpose of design is to solve the theft of water users and the occurrence of the problem of the cost of production. In the design, use as a core control chip AT89S52, temperature measurement used in support of a single bus DS18B20 chips, measuring accuracy can reach 0.0625, The water flow signal of acquisition is use Hall switch components A44E, the system is dual-channel flow can be collected and dual-channel temperature acquisition, indoor temperature of collection and control, the liquid crystal display of data, pay first and then use the heat。Key words：Heat measurement, Dual-channel, Prepaid, Non-contact card目 录1 绪论 .11.1 设计意义 .11.2 设计中需要重点解决的问题 .12 设计分析与方案的确定 .12.1 设计方案 .22.2 方案对比及确定 .23 主要模块的设计 .33.1 双通道流量检测模块 .33.1.1 硬件电路的设计 .33.1.2 工作原理分析 .43.2 温度检测模块 .53.2.1 硬件电路的设计 .53.2.2 工作原理分析 .53.3 显示电路 .63.3.1 硬件的选择与设计 .63.3.2 显示原理分析 .73.4 积算仪的设计 .83.4.1 硬件电路的设计 .83.4.2 算法的选择 .93.5 掉电存储模块 .103.5.1 硬件电路的设计 .103.5.2 CI2总线的基本原理 .113.6 非接触式卡模块 .134 其他附属电路 .154.1 声光报警电路 .154.2 功能键的设计 .164.3 电源监控系统 .164.4 阀门控制电路 .174.4.1 自保持电磁阀简介 .174.4.2 自保持电磁阀的驱动电路 .175 程序设计 .185.1 主程序模块 .185.2 温度采集模块 .185.3 液晶显示模块 .195.4 掉电存储模块 .195.5 非接触式卡读写模块 .196 结束语 .20致谢 .22参考文献 .23附录 1 主程序 .24附录 2 温度测量程序 .27附录 3 液晶显示程序 .30附录 4 非接触式卡程序 .35附录 5 掉电存储程序 .45附录 6 总体电路图 .50附录 7 部分程序流程图 .5111 绪论1.1 设计意义在过去相当长的一段时期内，我国的供暖一直都是大锅饭式的供暖包费制，整个供热行业的技术水平，管理方式都停留在较低的水平。在这种体制下， “热“一直无法成为真正的商品，最后 导致无论是政府，供 热 企业， 还是用户，都有不同程度的不满，用户抱怨的是供 热服务的质量和费用支付的公平性，供热企业对目前收费难的问题深感头痛，而政府对能源浪费和环境污染问题大感担忧。人们对这个问题的解决已经形成共识：必需打破大锅饭式的供暖包费制，采用热量计量收费制，使 “热” 这一商品实现产销双方直接交易。为解决这一问题，在 1996 年建设部建筑节能“ 九五” 计 划和 2010 年规划明确指出， “对集中供热的民用建筑安装热表及有关调节设备并按表计量收费工作：1998 年通过试点取得成效，开始推广，2000 年在重点城市成片推行，2010 年基本完成。 ”人们看到，一个个热计量收费改革的试点纷纷出现，而在这些试点中所用的热量表大部分都是国外的热量表。热 量表在国外有近 30 年的历史，而国内起步较晚，目前存在的一些 热量表企业最长也就近 5 年。国内目前热量表研制的厂家虽然较多，但大都是单通道的，在设计上没有考虑细节问题，只有进口的流量采集，而没有出口的， 对于用户盗水的的情况无法解决，并且，目前国外热量表的价格昂 贵，不能适 应我国国情。因此，实现热量表的国产化，是实现热量计量收费的关 键。在 这种情况下开始研制并进行热量表试制，具有一定意义 。1本设计就是为了解决目前市场上热量表价格昂贵，并且没有进行双通道的流量检测的缺点而确定设计中心的。设计中采用双通道的流量检测，对于用户盗水的情况进行相应的补偿，减少供暖公司的损失， 设计 中充分考虑使用元件的性价比，尽可能的降低生产成本，并使系统的设计严格符合中华人民共和国城镇建设行业标准 CJ128-2007（热量表）中有关设计和 测试的规定。1.2 设计中需要重点解决的问题本设计应当着重解决的问题有：（1）解决用户盗水给供暖公司带来不必要的损失问题，以及 给其他用户带 来的不便；（2）设计中使用元件及模块的性价比问题；（3）设计中关于使用寿命和稳定性的解决；（4）设计中关于电源和功耗的相关问题；（5）预付费的问题；（6）设计中温度检测的精度问题；（7）设计中流量检测的精度问题；（8）数据丢失的问题。2 设计分析与方案的确定22.1 设计方案方案 1，温度检测采用传统的热敏电阻，必 须有 A/D 转换电路；流量测量采用机械式仪表，需要有 A/D 转换电路；显示电路采用 1602 液晶显示模块；功能键采用耐用的自动复位型按键；计算方法根据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ128-2007（热量表）的规定；声光报警电路采用常用的蜂鸣器和发光二极管；没有掉电存储电路；预先付费的系统采用接触式 IC 卡进行；没有电源监控；电磁阀采用掉电自动关闭的阀门；电源采用 9V 电池供电 。方案 2，温度检测采用具有单总线通信功能的数字是温度芯片 DS18B20，直接输出数字信号，精度可以达到 0.0625，无须 A/D 转换电路；流量测量采用霍尔传感器 A44E 配合磁铁，在改装原有机械式仪表的基础上进行，成本低，硬件电路简单；显示电路采用 RT1602C 或 12232F 液晶显示模块；功能键采用耐用的自动复位型按键；计算方法根据中华人民共和国城镇建设行业标准 CJ128-2007（热量表）的规定；声光报警电路采用常用的蜂鸣器和发光二极管；掉电存储电路采用 Atmel 公司的 AT24C04（EEPROM）；预付费系统采用非接触式卡Mifare S50 配合 读卡器模块，卡片方便耐用； 电源监 控采用 MAX706 芯片作为电源管理的主控单元；电磁阀采用可以控制开启度的自保持电磁阀，平时不通电，只有在工作要控制阀门开启度是才通电；电源采用 9V 电池供电。2.2 方案对比及确定考虑到工作环境的特殊性，对于温度精度的要求一般要达到 0.1，所以如果采用热敏电阻有可能在使用寿命上有所打折，而且，如果使用热敏电阻则需要加入 A/D 转换电路， 给电 路设计带来麻烦，占用 单片机的 I/O 口，并且使系统消耗更多的电能，并且系统中 测量三路温度信号，所使用的 资源如果太多也不符合实际；流量传感器采用改装的机械式仪表，一方面是考 虑 成本的问题，另一方面是考虑工作稳定性和精度的问题，因为霍尔元件的工作 稳定性是可想而知的；应当带有掉电存储电路， 实时 保护用户数据，防止用户 数据 丢失给用户和供暖公司带来的不便；预付费系统采用非接触式卡是发展方向，因为众所周知接触式 IC卡正逐渐被取代；设计标准要遵守中华人民共和国城镇 建设行业标准 CJ128-2007（热量表）的规定；因为要控制室内温度，所以 应该 采用自保持电磁阀，控制水流量的大小进而控制室内温度，而且 该电磁阀在平时 无需通电，只有在开启和关闭阀门时采消耗电能， 节 能效果好；电路供电采用 9V 电源供电是考虑到电磁阀的工作电压，系 统用电加入了 稳压电路，只有电磁 阀 使用 9V 电源，系统中其他部分使用 5V 电压。综合以上情况考虑，选用方案 2 来设计双通道热量表系统。总体设计框图如3图 1。AT89s52 积算仪及外围电路双通道流量检测模块温度检测模块读卡充值模块阀门驱动电路电源 监控模 块掉电存储模块液晶显示模块声光报警电路及按键图 1 总体设计框图3 主要模块的设计3.1 双通道流量检测模块3.1.1 硬件电路的设计表 1 A44E 不同磁场条件的测量数据大号 A44E 小号 A44E大号磁铁 8mm 012mm 吸合距离017mm 释放距离中号磁铁 3mm 06mm 吸合距离09mm 释放距离小号磁铁 3mm 04mm 吸合距离06mm 释放距离现象 吸合 吸合备注测试条件：5v 电源电压，5.1k 上拉电阻。小号的 A44E 出现吸合与释放距离的现象是因为它们的磁滞特性曲线不同的缘故双通道流量检测模块采用的核心元件是霍尔元件 A44E，A44E 是霍尔开关元件，输 出信号是高低电平的数字信号，其内部电路及外观引脚如图 2 中（a ）图所示，设计 中使用两片 A44E 芯片，一路 检测输入流量信号，另一路检测输出流量信号，在程序中对比两路信号的大小，如果检测到 输入流量与输出流量的流量值相差太大，则进行相应处 理；该元件的工作温度范围是-55到 150，霍尔元件具有随着外部磁场的变化发生变化的物理特性，A44E 是一个比较复杂的霍尔开关元件，它是霍尔元件和半 导体材料的结合体，当根据要求接好电路时，外部磁场变强到一定程度就会输出低电平，A44E 可以捕获到每一个磁场变化的信号，通过在程序中设置流量采集时间的长短可以解决精度的问题，时间应该合理，太4长则精度不够，太短则没有必要，也可能会出现精度失常的问题。霍 尔元件基本电路连接图如图 2 中（b）图。对于 A44E 的测量数据如表 1 。2（a） A44E 内部电路及外观引脚1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10-May-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业2009业5业.ddbDrawn By:GND123A44E1LL1VCCR45.1KVCC（b） A44E 连接电路图 2 流量采集3.1.2 工作原理分析本设计结合对机械式仪表的改造，利用检测脉冲的方法来测量流量，具体原理是：测量时将 A44E 固定水表上，磁铁固定在机械仪表上与涡轮相连的指针上，磁铁随着涡轮的旋转进行旋转，涡轮转到不同的位置 A44E 感受到的磁场强度不同，在恰当的位置时 A44E 就会输出交替变化的数字信号（磁场强的时候为低电平，磁场 弱的时候为高电平）。根据电平高低的变化，利用单片机的外部中断接口采集信号，设置为电平触发 ，当有一次 电平的变化就触 发单片机外部中断， 执行中断处理程序对信号个数进行累加，累加值存储到某个寄存地址，应该设置为全局变量， 设计中采用定时器 设定一段时间集中计算一次流量值，结合温度值在计算热量的消耗量，再进行金 额的计算，并将流量信号的寄存地址清零，重新累加。设计时应该知道将要改造的机械式仪表的规格，管径的大小，以便进行流量的计算；在仪表的机械式涡轮上安装的磁铁应该具有较强的磁力，而且重量要适当，以此获得涡轮旋转一周水的流量大小的数据，便于在程序中累计脉冲个数并计算流量的大小。考虑到防盗水问题，在程序中每次进行热量计算之前进行流量信号的对比，当进水流量信号和出水流量信号出现较大偏差时则进行相应补偿，一般情况下是出水流量信号略小于进水流量信号，因为进水温度一般比较高，密度较小， 经过暖气片放热后密度就会变大，流量就会减小，所以，一旦出现出水流量大于进水流量很多的情况则可以认为系统出现问题，在程序中设置报警信号，提醒用户进行检测。如果出现进水流量大于出水流量很多的情况，则说明用户盗水，根据5盗水量的大小进行相应的补偿性处罚，或者停止供暖。3.2 温度检测模块3.2.1 硬件电路的设计温度检测模块采用 DALLAS 最新单线数字温度采集芯片 DS18B20，是新的“一线器件”，其体积更小、适用电压更宽，更 经济。 DS18B20 是支持单总线的数字温度检测芯片，除了外接的上拉电阻外无需其他电路元件，就可以直接与单片机 I/O 口相连 ， 温度传感器安装在供热管路系统的出口和入口外壁，采集系统内介质的温度，并根据单片机程序的指令要求发送转换好的数字温度信号。一线总线独特而且经济的特点，使我 们可轻松地组建传感器网络。其测量温度的范围为-55 +125，在 10 +85 范围内，可以程序设定 912 位的分辨率，当设置为 12 位的分辨率时精度为0.0625。现场 温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统 的抗干扰能力。适合于 恶 劣环境的温度测量。从性价比出发，其已经能够胜任设计 要求。 设计中采用单片机的 P2.3 口和 P2.4 口作为温度采集的接口；另外在电路设计中还增加了一路室内温度的检测，根据室温的高低可以控制自保持电磁阀的开启度，使用端口为 P2.2 口，基本电路图如图 3。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10-May-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业2009业5业.ddbDrawn By:123Temp1 GNDDS1VCCR115.1K图 3 温度采集3.2.2 工作原理分析测温原理是：DS18B20 内部包括寄生电源、温度 传感器、 64 位激光 ROM 单线接口、存放中间数据的高速 暂存器、用于存 储用户设 定的温度上下限值的寄存器、触发 存储与控制逻辑等 组成。 DS18B20 测量温度是使用特有的温度 测量技术。DS18B20 内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号；同样，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号。当计数门打开时，DS18B20 进行计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。温度芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性度加以补偿。测量 结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为 9位（包含一位符号），但因符号位扩展成高 8 位，故以 16 位补码形式读出，温度和6数字量的关系如表 2 所示 。3表 2 温度和数字量的关系变量 输出的二进制码 对应的十六进制码+125 000000011111010 00FAH+25 000000000110010 0032H+1/2 000000000000001 0001H0 000000000000000 0000H-1/2 1111111111111111 FFFFH-25 1111111111001110 FFCEH-55 1111111110010010 FF92H3.3 显示电路3.3.1 硬件的选择与设计显示电路严格来说应该可以显示汉字，但是由于市面上显示汉字的液晶显示模块较贵，所以开发时使用市面上常用的 RT1602C 液晶显示模块，如果需要显示汉字则需要选用 12232F 显示模块（12232F 模 块的接口与 RT1602C 相同），但其价格较贵。RT1602C 显示模块其具有以下特点：RT1602C 为工业字符型液晶，能够同时显示 16x2 即 32 个字符。RT1602C采用标准的 16 脚接口，其中端口由左至右以此为 1 脚到 16 脚；第 1 脚：VSS 为地电源第 2 脚：VDD 接 5V 正电源第 3 脚：V0 为液晶 显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电 源时对比度最高， 对比度 过高时会产生“ 鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 5 脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进 行写操作。当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时 可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。第1516 脚：空脚或背灯电源。 15 脚背光正极， 16 脚背光负极。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个不同的点 阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A” 的代码 是 01000001B（41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我 们 就能看到字母“A”。电路接口如图 4，该电路设计了液晶 显示的电源控制端口，可以通过程序设置该端口的电平高低，通过控制三极管的通断来决定是否开启液晶，用以节省电源。73.3.2 显示原理分析显示原理流程依次为：LCD 初始化，显示模式设置，显示开关及光标设置，数据控制，数据指针设置（ 显示位置设置）， 读数据，写数据等。详细指令的含义见表 3。表 3 RT1602C 部分指令含义指令 指令含义解释0x38 设置 16*2 显示，5*7 点阵，8 位数据接口0x01 显示清零0x02 显示回车0x0c 开显示；不显示光标0x0e 开显示；显示光标；光标不闪烁0x0f 开显示；显示光标；光标闪烁0x04 当读写一个字符后地址指针减一，且光标减一；整屏显示不动0x05 当读写一个字符后地址指针减一，且光标减一；当写一个字符，整屏显示右移0x06 当读写一个字符后地址指 针加一，且光标加一，整屏显示不动0x07 当读写一个字符后地址指针加一，且光标加一;当写一个字符，整屏显示左移1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 29-Mar-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业业业.ddb Drawn By:12345678910111213141516160216PINGND1VCCVLRSR/WEB10B11B12B13B14B15B16B171 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 29-Mar-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业业业.ddb Drawn By:12345678910KVCCB10B11B12B13B14B15B16B171 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 29-Mar-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业业业.ddb Drawn By:Q18550P1.3GNDGND1图 4 液晶显示接口电路显示的数据一共两行，当 027h 和 80h 相加时，显示第一行（实际上只用到了 16 个，即到了 0fh）；当 40h67h 和 80h 相加时，显示第二行，同 样也只能显示 16 个。设计中采用 P0 口作为数据口，需要 10k 的上拉排阻；采用 P1.0、P1.1、P1.2三个接口作为控制接口，通 过设置电平高低控制 1602 的工作状态；另外还采用P1.3 口作为电 源控制端口。接口电路图如图 4 。683.4 积算仪的设计3.4.1 硬件电路的设计1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10-May-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业2009业5业.ddbDrawn By:P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC 40P2.0 21P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28ALE/PROG 30PSEN 29EA/VPP 31P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.5/MOSI6P1.6/MISO7P1.7/SCK8REST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20U1 AT89S52CRY11.0592MHzC733PFC833PFRESETGNDALEPSENVCCRSR/WEB10B11B12B13B14B15B16B17LEDLL1DS2DS1SCLSDAS1VCCANJIAN1 JDQILL2P1.3pfoPX.Xp3.0p3.1图 5 主控制电路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10-May-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业2009业5业.ddbDrawn By:C622uFR61KRESETS2 VCCGNDR5200图 6 复位电路 积算仪也就是中央处理设备，它将温度信号和流量信号收集到一起进行集中处理，并根据程序中设置的 单价进行计费，控制系统中各个模块的工作状态，因此它的工作状态和功耗就决定了设计的稳定性。在本设计中采用 ATMEL 公司的一款低功耗、高性能 CMOS、8 位单片机 AT89S52，与工业的 89C51 单片机产品指令和引脚完全兼容。该单 片机具有以下特点：与 MCS-51 单片机产品兼容；8k字节的系统可编程 Flash 存储器；256 字节的 RAM；1000 次可擦写周期；三级加密程序存储器 32 个可编程 I/O 口线；三个十六位可编程定时器/ 计时器；八个中断源；具有低功耗空闲和掉电模式；掉电后中断可唤醒；看门狗定时器；双数据指针；掉电标识符。AT89S52 处 理的信号全部都是数字信号，具有很高的抗干扰性能。9AT89S52 支持 ISP 在线编程，方便系统的开发与调试。单片机的外围电路选择：由于系统设计中要和非接触式卡的读写器进行串行通信，因此晶体振荡器采用 11.0592MHz，用来 产生标准的波特率，波特率在程序中用定时器 2 来确定，与非接触式卡的读写器进行串行通信的波特率设置为9600bit/s，电容选用 33PF 的瓷片电容。电路连接方法如图 5。单片机除了应当具有稳定的振荡频率外，还应具有复位电路，典型的复位电路如图 6 所示，采用了简单 的电阻电容组合，具有上电复位的功能，也可以手 动复位，原理是：当电源接通 时，由于 电容两端电压不能突变，通 过电阻 R6 进行充电，所以 电阻 R6 瞬间将 RESET 端的电位抬高，使 单片机复位， 该复位信号需在振荡稳定后维持至少两个机器周期，不同的晶振选择的电容也应该有所区别，主要是满足复位条件。电容的 选择要注意在几十微法就可以，电容值太大则充电时间过长影响正常工作，太小 则达不到复位效果。正常工作时，若程序运行 时出现问题需要从头开始执行，则 将按键按下，根据 电阻分 压的原理可知电阻 R6 上的电压一定比 R5 上分得的电压高，接近 5V，所以单片机收到复位信号程序就从头开始执行了 。73.4.2 算法的选择根据中华人民共和国城镇建设行业标准 CJ128-2007（热量表）中计算方法的规定，根据流量传感器 给出的流量和配对温度传感器给出的供、回水温度，以及水流经过的时间，通过计 算器进行密度和比焓值差的补偿与积分运算，计算出用户在一段时间内消耗的热量。其基本原理公式为（1） dhqdhqQvm 1010式中 Q释放或吸收的热量（J 或 WH）；流经热量表得水的质量流量（kg/h）；q流经热量表的水的体积流量（m /h）；3流经热量表的水的密度(kg/ m );在热交换系统的人口和出口温度下，水的比焓值差（J/kg）；h时间（h）。在设计中采用该公式进行热量计算，采用 C 语言编 程实现计算公式，符合国家标准。当温度不同时，水的密度是不同的， 焓值也是不同的，因此热量的消耗也不一样， 为了提高计算精度，根据国家标准中的规 定进行计算，减少 误差，根据工作条件具体误差处理是根据表 4 和表 5 来进行的。关于流量测量的精度，在国家标准中，流量精度的要求是 0.01 ，可以通 过 在程序中调整流量采集的时3m10间间隔来调整。当工作压力小于或等于 1.0Mpa 时，水的密度和焓值采用表 4 中数据；当工作压力大于 1.0Mpa 且小于 2.5Mpa 时，水的密度和焓值采用表 5 中数据。该表是取自于中华人民共和国城镇建设行业标准 CJ128-2007（热量表），详细参数请参阅标准。表 4 P0.6000 MPa，温度为 1150时 水的密度和焓值表温度（）密度（/）焓（KJ/）温度（）密度（/）焓（KJ/）温度（）密度（/）焓（KJ/）1 1000.2 4.7841 51 987.80 214.03 101 957.86 423.762 1000.2 8.9963 52 987.33 218.21 102 957.14 427.973 1000.2 13.206 53 986.87 222.39 103 956.41 432.19 表 5 P1.6000 MPa，温度为 1150时 水的密度和焓值表温度（）密度（/）焓（KJ/）温度（）密度（/）焓（KJ/）温度（）密度（/）焓（KJ/）1 1000.7 5.7964 51 988.23 214.89 101 958.33 424.512 1000.7 10.004 52 987.77 219.07 102 957.61 428.723 1000.7 14.209 53 987.30 223.25 103 956.88 432.93 3.5 掉电存储模块3.5.1 硬件电路的设计1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10-May-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业2009业5业.ddbDrawn By:NC1NC2NC3GND4 SDA 5SCL 6WP 7VCC 8AT24C04AGNDSCLSDAVCCR75.1kR85.1k图 7 掉电存储电路掉电存储模块采用 ATMEL 公司生产的 AT24C04 芯片，它的容量是 512 字节8 位，既 4k 位，对于本系 统来说已经足够了。 AT24C04 芯片的优点有：与400KHz 的 总线兼容； 1.8 到 6.0 伏工作电压范围 ；低功耗 CMOS 技术；写保CI2护功能；页写缓冲器；1,000,000 次编程/擦除周期；可保存数据 100 年。电路的连接如图 7 所示，电路中的 SDA 接单片机的 P2.0 口， SCL 接单片机的 P2.1 口，1011由单片机模拟 的工作与存储芯片进行通信；上拉电阻如 7 图所示，选用 5.1kCI2的普通电阻。3.5.2 总线的基本原理I2(InterIntegrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。 总线产 生于在 80 年代，最初 为音CI2频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组 件进行查询，以管理系 统 的配置或掌握组件的功能状态，如电 源和系统风扇。可随时监控内存、硬 盘、网 络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。总线特点： 总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接CI2I2在组件之上，因此 总线 占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达 25 英尺，并且能够以 10Kbps 的最大传输速率支持 40 个组件。 总线的另一个优点是，它支持多主控CI2(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的 设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何 时间点上只能有一个主控。总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保CI2持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。如图 8 中的（ a）图。起始和终止信号 ：SCL 线为高电平期间，SDA 线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL 线为高 电平期间， SDA 线由低电平向高电平的变化表示终止信号。如图 8 中的（b）图。业a业 数据线与时钟线的关系（b）起始信号与终止信号12（c）数据传送中的应答与非应答（d）任一地址写入数据格式（e）任一地址读取数据格式图 8 总线CI2数据传送格式：一字节传送与应答，每一个字节必须保证是 8 位长度。数据传送时，先 传送最高位（MSB），每一个被 传送的字 节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有 9 位）。如果一段 时间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已正确接收到数据。AT24C04 的芯片地址见表 6，1010 为固定值， A0，A1，A2 正好与芯片的1，2，3 引角对应 ，为当前电路中的地址选择线，三根 线可选择 8 个芯片同时连接在电路中，当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与该芯片建立连接，电路中的三根地址线都为 0。最后一位 R/W 为告诉从机下一字节数据是要读还是写，0 为写入， 1 为读出。表 6 AT24C04 的芯片地址131 0 1 0 A2 A1 A0 R/W3.6 非接触式卡模块非接触式卡模块的卡片是 Mifare S50 卡， 读卡器模块选用郑州万光智能卡科技有限公司设计的模块。关于非接触式卡与单片机的接口如图 9 ，硬件电路1只是很少的一部分，仅仅需要一块 MAXIM 公司的 MAX232 芯片，配合外部电路，利用单片机的串行通信 I/O 口就可以与读卡器模块进行通信。通信的波特率有定时器 2 控制，波特率设 置为 9600bit/s。在设计接口的时候一定要注意电源要防止接反，用来保护读卡器模 块。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10-May-2009 Sheet of File: F:业业业业业业业业业业业业业2009业5业.ddbDrawn By:C1+1V+ 2C1-3C2+4C2-5V-6T2OUT 7R2IN 8R2OUT 9T2IN 10T1IN 11R1OUT 12R1IN 13T1OUT 14GND15VCC 16MAX232C31uFC41uFC51uFC21uF