无线通信技术的热量计设计硬件部分(附件)
目前，热量计在我们生活中最广泛的应用应该是民用住宅暖气的计量。我国现有的计费的方式是按照其使用的面积进行收费，存在着诸如能源浪费、计费基础不一致等许多不合理的方面。为解决这一实际问题，本论文介绍了一种新型热量计。该热量计基于51系列的单片机，主要由三部分组成，分别为单片机、流量传感器以及温度传感器。本文重点阐述了热量计的硬件设计。热量计可以对实际所用热量进行精确测量，是施行城市供热体制改革的关键设备。对用户实际消耗的热量进行智能计算，并以此作为收费的依据。如果将改善后较为精确的热量计测得的实际热量，作为供暖公司向住户收费的依据，将会更容易被人们所接受。而且由于热量与费用存在直接的关系，也可以从侧面加强住户的节能环保意识。因此，用热量计作为供暖计量的工具，将变得更为科学、合理，它不但方便用户，而且便于管理。关键词 热量计，单片机，温度传感器，流量传感器目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.3 本文需要具体研究的内容 2
2 热量计的原理方案 3
2.1 供热热量计量系统示意框图 3
2.2 热量计计热原理 3
2.3 热量计的硬件原理框图 5
2.4 温度传感器选择 5
3 热量计的硬件电路设计 6
3.1 流量传感器设计 6
3.1.1流量传感器原型比较 6
3.1.2 流量传感器选型 6
3.1.3流量计与STC12C50A60S2接口 8
3.2 主控MCU电路设计 8
3.2.1 单片机系统电路设计 8
3.3 温度传感器电路设计 10
3.4 WiFi模块电路的设计 13
3.4.1 ESP8266结构 13
3.4.2 ESP8266的接口 14
3.5 串口屏 16
4 系统调试 18
4.1 单片机系统调试 18
4.2 DS18B20温度传感器调试 18
4.3流量传感器调试 19
4.4 ESP8266通信调试 19
4.5串口屏调试 20
结论 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8266结构 13
3.4.2 ESP8266的接口 14
3.5 串口屏 16
4 系统调试 18
4.1 单片机系统调试 18
4.2 DS18B20温度传感器调试 18
4.3流量传感器调试 19
4.4 ESP8266通信调试 19
4.5串口屏调试 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录 总框图 24
1 引言
在当代，科技的发展对我们生活的影响越来越大，人们也愈加追求自己的生活质量。在人们舒适的消费着大自然能源的同时，是不是也该思考着如何更有效的利用自然资源。生活中，水费、电费和燃气费等早已成为我们必不可少的一项[1]。随着科技发展，计费的方式也在不停的更新换代。总体的方向都是化繁为简。中国当代城市住宅区的计费问题一直都是国家的重中之重。中国有着庞大的人口基数，在这样的社会背景下，解决好城市能源的问题，就相当于解放了能源。
随着工业化脚步的不断前进，人们的生活质量也在不断的优化，在我们享受科技生活的同时，当然不能忽略大自然的感受。热量就是大自然最神奇的创造之一。我们生活也无时无刻不在享受着这一创造。比如空调、热水、日光，乃至电饭锅、微波炉等等等等，都离不开热量。可以说，我们的学习生活工作等方面已经离不开对热能源的使用。因此我们迫切需要一个能对热量进行测量的设备，让我们进入高效的能源生活，这种设备要求更加科学，更加贴近生活和自然。
1.1 课题研究的背景及意义
如今的中国城市，对于热量这一块的收费问题一直都存在着矛盾。因为大部分城市没有很好的经济基础，无法把热量计落实到每一户，所以都采取按栋收取供暖费、甚至是按面积收取的方式。这样既存在着能源的浪费，也让用户不堪重负，觉得收费过高或者感觉自己明明没有用那么多却收取了巨额的费用，让人懊恼不已。也有一些是人与人经济与生活方式不同而产生的矛盾。同一栋小区的居民也有着三六九等的收入，有的经济基础差，有些好，有为了能舒适的度过冬天多花点钱也无所谓的享乐主义，也有条件较差的拮据人士。进入了走可持续发展道路的二十一世纪。节能与环保是我国的重要国策。城市的污染、能源的浪费成了我们首要解决的问题。在这种大环境下，热量计的推广和应用能在一定程度上缓解当前国内城市燃料等能源使用产生的紧张状况，减少因为国民大面积的燃料使用对地球大气和环境所产生的污染，因此热量计的广泛使用成为了国民践行节能环保道路的重要途径[2]。1.2 热量计发展现状及展望
国内的热量计可分为叶轮式、超声波式以及电磁式三种。由于超声波式的热量计本身存在的测量范围方面的弊病，因此它的推广只能暂时搁置，应用的场合变得相对较少。另一种电磁式的热量表造价过于高昂，所以本次设计选用叶轮式热量计。这种热量表的规格型号有很大的选择空间，大大小小的系列都有，可以充分的体现出其适用范围的广泛性。叶轮式热量计的一系列可动部件在不同程度上要求了他使用的高质量的供热介质。在日常的使用过程中，它会的安装要求配套过滤器，以防止一些细小杂质对其内部结构带来不同程度的损伤。不过即使安装和使用的要求较高，但它有着相对简单的结构和计量原理，所以在市场上，它也有着较高的性价比，这就让每个需要使用它的居民对其采购变得非常方便。本设计包括硬件和软件设计两部分，但本文主要阐述其硬件设计部分，包括传感器的选择、温度信号的采集、信号的放大的设计和数据的计算显示等。
1.3 本文需要具体研究的内容
热量计是一种以单片机和高精度传感器为基础，包括电子、机械和信息技术的高科技产物。它是更复杂的设计和更高的技术含量的结合体，比在过广泛应用的家庭计量表（包括水表，煤气表和电表等）在使用方便更加贴近现代人们的生活。正因如此，有关于它的研究要比其他计量表投入更多，无论在科技基础还是在经济方面。
本文结合国内外实际热计量技术，研究方案将与我国人们的实际生活相结合，从而设计出具有低成本和广泛应用范围的热量计。下面就是该热量计的具体设计流程和思路：
（1）测量原理的确定及选择。原理主要包括了热力学工程热量计量的原理、温度传感器的测温原理、流量传感器的测量原理以及整个热量测量的工作原理四个部分。
（2）硬件电路的选择和设计。通常来说在选择电路的时候需要对其设计的内在要求有着重点了解和考虑，尽量在一定程度上的降低它的成本、提高它的测量精确性，使它遵循它高度的可靠性原则，并保持一个高度的安全性。
（3）软件的编辑工作和它的调试。
（4）在实际设计中一定会碰见各种没有预料到的问题，因此要耐心寻求答案。
（5）可以展望热量计的发展在今后会对人们生活所产生的积极影响，在实际的操作中提出一些可靠的建议，来帮助热量计的大面积推广。
本课题设计研究了一种简便可靠的远程计费热量计。此热量计采用51系列单片机作为控制系统。综合处理由流量传感器以及温度传感器所输送的数据。由流
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.3 本文需要具体研究的内容 2
2 热量计的原理方案 3
2.1 供热热量计量系统示意框图 3
2.2 热量计计热原理 3
2.3 热量计的硬件原理框图 5
2.4 温度传感器选择 5
3 热量计的硬件电路设计 6
3.1 流量传感器设计 6
3.1.1流量传感器原型比较 6
3.1.2 流量传感器选型 6
3.1.3流量计与STC12C50A60S2接口 8
3.2 主控MCU电路设计 8
3.2.1 单片机系统电路设计 8
3.3 温度传感器电路设计 10
3.4 WiFi模块电路的设计 13
3.4.1 ESP8266结构 13
3.4.2 ESP8266的接口 14
3.5 串口屏 16
4 系统调试 18
4.1 单片机系统调试 18
4.2 DS18B20温度传感器调试 18
4.3流量传感器调试 19
4.4 ESP8266通信调试 19
4.5串口屏调试 20
结论 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8266结构 13
3.4.2 ESP8266的接口 14
3.5 串口屏 16
4 系统调试 18
4.1 单片机系统调试 18
4.2 DS18B20温度传感器调试 18
4.3流量传感器调试 19
4.4 ESP8266通信调试 19
4.5串口屏调试 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录 总框图 24
1 引言
在当代，科技的发展对我们生活的影响越来越大，人们也愈加追求自己的生活质量。在人们舒适的消费着大自然能源的同时，是不是也该思考着如何更有效的利用自然资源。生活中，水费、电费和燃气费等早已成为我们必不可少的一项[1]。随着科技发展，计费的方式也在不停的更新换代。总体的方向都是化繁为简。中国当代城市住宅区的计费问题一直都是国家的重中之重。中国有着庞大的人口基数，在这样的社会背景下，解决好城市能源的问题，就相当于解放了能源。
随着工业化脚步的不断前进，人们的生活质量也在不断的优化，在我们享受科技生活的同时，当然不能忽略大自然的感受。热量就是大自然最神奇的创造之一。我们生活也无时无刻不在享受着这一创造。比如空调、热水、日光，乃至电饭锅、微波炉等等等等，都离不开热量。可以说，我们的学习生活工作等方面已经离不开对热能源的使用。因此我们迫切需要一个能对热量进行测量的设备，让我们进入高效的能源生活，这种设备要求更加科学，更加贴近生活和自然。
1.1 课题研究的背景及意义
如今的中国城市，对于热量这一块的收费问题一直都存在着矛盾。因为大部分城市没有很好的经济基础，无法把热量计落实到每一户，所以都采取按栋收取供暖费、甚至是按面积收取的方式。这样既存在着能源的浪费，也让用户不堪重负，觉得收费过高或者感觉自己明明没有用那么多却收取了巨额的费用，让人懊恼不已。也有一些是人与人经济与生活方式不同而产生的矛盾。同一栋小区的居民也有着三六九等的收入，有的经济基础差，有些好，有为了能舒适的度过冬天多花点钱也无所谓的享乐主义，也有条件较差的拮据人士。进入了走可持续发展道路的二十一世纪。节能与环保是我国的重要国策。城市的污染、能源的浪费成了我们首要解决的问题。在这种大环境下，热量计的推广和应用能在一定程度上缓解当前国内城市燃料等能源使用产生的紧张状况，减少因为国民大面积的燃料使用对地球大气和环境所产生的污染，因此热量计的广泛使用成为了国民践行节能环保道路的重要途径[2]。1.2 热量计发展现状及展望
国内的热量计可分为叶轮式、超声波式以及电磁式三种。由于超声波式的热量计本身存在的测量范围方面的弊病，因此它的推广只能暂时搁置，应用的场合变得相对较少。另一种电磁式的热量表造价过于高昂，所以本次设计选用叶轮式热量计。这种热量表的规格型号有很大的选择空间，大大小小的系列都有，可以充分的体现出其适用范围的广泛性。叶轮式热量计的一系列可动部件在不同程度上要求了他使用的高质量的供热介质。在日常的使用过程中，它会的安装要求配套过滤器，以防止一些细小杂质对其内部结构带来不同程度的损伤。不过即使安装和使用的要求较高，但它有着相对简单的结构和计量原理，所以在市场上，它也有着较高的性价比，这就让每个需要使用它的居民对其采购变得非常方便。本设计包括硬件和软件设计两部分，但本文主要阐述其硬件设计部分，包括传感器的选择、温度信号的采集、信号的放大的设计和数据的计算显示等。
1.3 本文需要具体研究的内容
热量计是一种以单片机和高精度传感器为基础，包括电子、机械和信息技术的高科技产物。它是更复杂的设计和更高的技术含量的结合体，比在过广泛应用的家庭计量表（包括水表，煤气表和电表等）在使用方便更加贴近现代人们的生活。正因如此，有关于它的研究要比其他计量表投入更多，无论在科技基础还是在经济方面。
本文结合国内外实际热计量技术，研究方案将与我国人们的实际生活相结合，从而设计出具有低成本和广泛应用范围的热量计。下面就是该热量计的具体设计流程和思路：
（1）测量原理的确定及选择。原理主要包括了热力学工程热量计量的原理、温度传感器的测温原理、流量传感器的测量原理以及整个热量测量的工作原理四个部分。
（2）硬件电路的选择和设计。通常来说在选择电路的时候需要对其设计的内在要求有着重点了解和考虑，尽量在一定程度上的降低它的成本、提高它的测量精确性，使它遵循它高度的可靠性原则，并保持一个高度的安全性。
（3）软件的编辑工作和它的调试。
（4）在实际设计中一定会碰见各种没有预料到的问题，因此要耐心寻求答案。
（5）可以展望热量计的发展在今后会对人们生活所产生的积极影响，在实际的操作中提出一些可靠的建议，来帮助热量计的大面积推广。
本课题设计研究了一种简便可靠的远程计费热量计。此热量计采用51系列单片机作为控制系统。综合处理由流量传感器以及温度传感器所输送的数据。由流
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