一种简单环保的智能热计量仪表温度控制系统方案

北方城镇居民冬季多是集中供暖，采暖质量的好坏直接关系到人们生产生活。目前我国绝大数的地区采暖缺少有力的监控系统，无法完成按需采暖以及实现对温度数据的有效控制，从而造成了对供暖热能的浪费。

随着人们节约能源意识的逐步增强，迫切需要一种操作简单、节能环保和高效利用的智能热计量仪表温度控制系统。

1系统总体设计

    根据热量与流量、温度之间的关系：

    Q=CM（T1-T0）式中，Q为散热器的散热量（单位：J）;C为水的比热4.2*103J/kg°C;T1-T0为散热器进出口的温差（°C）；M为流经散热器的水的流量（L），也即质量（kg）大小。据上式可知，只要能测出流量和温差，就可计算出散热器的散热量大小。

    温度传感器检测的信号传送到单片机，同时将流量信息传输到单片机，用矩阵键盘完成对温度的设定。单片机处理完数据后，发送命令到液晶显示器并控制电磁阀。系统总体框架如图1所示。

2模块介绍

    本设计主要有单片机、液晶显示、数字温度传感器、液体流量计、键盘、电磁阀等部分构成。温度显示：单片机控制数字温度传感器（DS18B20），把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上，单片机数据处理之后，将当前温度信息发送到LCD（LCD12864）进行显示。热量显示：流量计检测到的流量信息（脉冲信号）传输到单片机，单片机数据处理之后，将当前热量信息发送到LCD（LCD12864）进行显示。温度设定：本系统还可以通过按键来设置温度限定值，单片机比较数字温度传感器的温度与设定的温度值，发出控制继电器动作的指令。

    2.1DS18B20原理介绍

    DS18B20的数字温度计提供9至12位摄氏温度测量，并具有报警功能与非易失性用户可编程上限和下限触发点。

    DS18B20的通信通过1-Wire总线，需要定义只有一个数据线（与地面）与中央微处理器的通信。DS18B20是“一线总线”接口的温度传感器，其内部使用了在板专利技术，其传感器元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。由于一线总线具有独特，因此一个微处理器可控制大面积分布的DS18B20.

    2.2AT89S52单片机

    单片机（Single-chipMicrocomputer或MicrocontrollerUnit）将CPU、ROM、RAM、I/O接口电路以及内部系统总线等全部集中在一块大规模集成电路芯片上，就构成了单片机。

    AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度易失性存储器的技术制造，与工业用的80C51产品指令和引脚功能完全兼容。

    程序存储器可以在片上Flash对系统进行编程，亦适于常规编程器。单芯片上，拥有灵活的8位CPU以及系统可编程的Flash，使得AT89S52为许多的嵌入式控制系统提供非常灵活和有效的解决方案。

    3主要模块电路的设计

    3.1温度信号采集电路设计

    本系统为多点温度测试，DS18B20采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20，但实践应用中发现，如果挂接25个以上的DS18B20仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过80M，否则也会影响到数据的传输。在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连，起到上拉的作用，如图2所示。

    在对DS18B20进行操作的整个工作过程中，