基于單片機的智能感溫水表的設計

摘要：為了克服現有的水表在技術上不能區分冷熱水的不足，設計了一種新型實用的智能感溫水表。系統采用雙干簧管設計了流量傳感器，提高了測量精度。AT89C52單片機作為主控芯片，系統工作時，溫度傳感器DS18B20采集水溫信息傳入單片機，并與設定的溫度值比較，當判斷水溫高于設定值時，系統開始統計流量傳感器輸出的脈沖個數，并以此計算當前流量。流量數據通過單片機輸出在液晶顯示屏上，同時用E2PROM存儲，進行掉電保護。經過測試，系統對溫水計量精確，具有良好的穩定性，市場應用前景廣闊。
關鍵詞：AT89C52單片機；干簧管；DS18B20；液晶顯示屏；E2PROM

0 引言
現用的檢測熱水流量的方法是在熱水或暖氣管道的入戶端安裝一個水表，直接檢測流過的流量，根據記錄的流量來計費。但是，熱水不可能一直使用，閑置在管道中的熱水會逐漸冷卻，每一次間隔較長的使用，用戶都要事先放掉一些涼水。每一個采暖季開始前，都需要循環大量的冷水來試驗管道的可靠性，然后才會逐步提高水溫。而這些放掉或循環的冷水卻需要用戶按熱水的價格來承擔費用，這顯然不合理。為了解決現有技術上的缺陷，本文對傳統的水表做了改進，采用AT89C52單片機作為主控芯片，由溫度傳感器DS18B20實時采集管內液體溫度信息。當溫度超過設定閾值時，單片機啟動流量計算。同時，系統增加了顯示端口和存儲端口，可實現數據的實時顯示和數據保存。

1 系統總體設計
智能感溫水表由信號采集、信號處理、計算以及數據顯示、記錄3部分組成，系統框架圖如圖1所示。

水管中的溫度傳感器實時采集液體溫度信息，傳給AT89C52單片機。單片機判斷傳來的溫度值大于閾值時，啟動流熱水量計算。流量傳感器是由安裝在管道內的葉輪和一對干簧管實現的。當熱水流過葉輪時，葉輪轉動，通過干簧管形成電脈沖信號，單片機統計脈沖數即可計算出當前流量。計算的結果通過串口液晶顯示模塊顯示出來。同時，所得的數據采用I2C總線，存儲到E2PROM中，進行掉電保護。

2 系統硬件設計
硬件電路的搭建以AT89C52單片機為信號處理核心，P0口和P1口控制顯示電路(1602B)，P2口控制溫度傳感器(DS18B20)和雙干簧管(MARR -5)的信號采集，P3口負責E2PROM(CAT24WC0X)存儲。系統的硬件電路示意圖如圖2所示。