基于STC15单片机的智能流量计精要.doc

智能流量计 设计制作与调试说明书 电子1411班 姓 名：龚亚辉 学 号：140601141131 2016年12月08日目 录 1. 绪 论 1 1.1（智能）流量计的发展现状 1 1.2本次设计主要任务 1 2.智能流量计硬件设计 2.1系统总体设计 2.2电源电路设计 2.3主控电路设计 2.4流量检测电路设计 2.5按键与显示电路设计 3.智能流量计软件设计 3.1 程序结构说明 3.2 OLED显示程序设计 3.3 A/D转换程序设计 3.4 流量运算程序设计 4.电路制作调试 4.1电路制作与调试 4.2程序调试 5.总结 3 附录一 电路原理图 4 附录二 印刷电路板图 附录三 电路成品图 附录三 实现功能演示 附录四 程序清单 1. 绪 论 1.1（智能）流量计的发展现状 随着仪器仪表和信息管理的高度自动化，以计算机为核心的信息处理与过程控制相结合的智能仪器系统应运而生。智能仪器是计算机技术与测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器。由于他拥有对数据的存储、运算、逻辑判断和自动化操作等功能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器。智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 ? ? 仪器仪表行业中涉及产品很多，从技术的发展形式来看，仪器仪表的智能化是不可逆转的趋势，数字技术应用在仪表之中，不仅仅使它的性能以及精度得到 了很快的提升，然而伴随着现场总线的出现为仪表的更新换代及升级实现了进 一步的提高。特别是多参数的在线实时测控和自动化测控，不论是稳定性、可 靠性，还是高适应性、多功能性及低消耗等等提供了巨大的发展空间和动力。 让智能仪表的信息交换更为迅速。 1.2本次设计主要任务 本次课程设计中以智能仪表为背景，将研究设计并制作一台智能流量计，主要研究内容是对流量进行检测，主要由流量传感器采集流量信息，然后经过LM331芯片将采集的信息转换为频率信号，再由单片机内部AD转换器将频率信号转换为电压信号传给单片机，单片机在软件系统的控制下，通过算法将电压信号变成实际流量值,并通过OLED屏显示出来。其中，硬件电路的搭接是本设计的重点，控制系统软件的设计是本课题的核心。硬件电路部分，采用STC15单片机，CH40、LM331、LM358等构成单片机控制系统的主体部分。通过脉冲流量传感器，温度传感器进行输入，测量瞬时流量和累计流量。一些其他的功能，如设置参数，OLED显示，定时休屏等功能。系统软件设计部分，分别对AD转换控制，OLED显示，按键设置，休屏键等程序进行了设计，并且设计了主程序和流量控制计算程序。 2.智能流量计硬件设计 2.1系统总体设计 为了适应现代对仪表功能的需求，可以智能化的检测水流量，并且实时在屏幕上动态显示数据的目的，因此我们设计利用了STC15单片机来完成。? 这个系统可以实现瞬时流量的检测，还有累计流量，温度的检测。当单片机接受到水流量发出的信号，STC15单片机就会下达指令。水流量的情况传输到传感器中，通过STC15单片机进行处理扫描到的水流量脉冲数，然后在OLED上显示出水流量的数据。本方案利用Keil?c软件使用C语言进行程序设计，Altium Designer软件实现电路和PCB的设计。 2.2电源电路设计 此系统可以通过三种方式分别供电，一种是有USB端口连接上位机直接通电5V电源，另外一种则是采用外部4.8v～10v供电，通过REG1117-5芯片转换为稳定的5V电源给系统供电，还有一种则是通过干电池作为系统的备用电源，在没有外接电源时使用。电路中有5V供电后，再由正向低压降稳压器AMS1117-3.3将5V电源转为3.3V给相应的电路供电。电路图如下。 2.3主控电路设计 单片机是把微处理器、存储器、I/O接口。定时器/计数器、串行接口、中断系统和其它电路组合在单个芯片组合完成的单片计算机，单片机作为微型计算机的一个分支，是基于测控领域的发展而诞生和发展的。在我国使用最多的是Intel公司的C51系列单片机。 而本次电路我们使用了STC15F2K60S2单片机，这款单片机不需要外部晶振和外部复位电路，可省掉外部EEPROM，利用IAP/ISP技术,可以实现在线编程，无需编程器/仿真器，内部有2K字节SRAM，双串口，两个独立串口，高速10位8通道A/D转换器等丰富的功能。 它与C51相比，STC15F2K61S2其优点是，省去晶振、复位电路，内部以高可靠，高精度集成了，这个非常实用，做板的时候能很简洁，也省了很多事情，再也不用为了更换晶振什么的发愁。对于