基于单片机控制的多功能数字式煤气表的设计.docx

文章编号 :1000 - 8829 (2004) 06 - 0073 - 03基于单片机控制的多功能数字式煤气表的设计De sign of Multifunctio n Digital Ga s Meter Ba sed on Microcontroller(湘潭大学 材料与光电物理学院 ,湖南 湘潭 411105) 杨恢先 ,陶霞 ,杨穗 ,王子菡摘要 :设计了一种基于单片机控制的多功能数字式煤气表。从组成框图、硬件设计以及程序流程等几方面介绍了该多功能数字式煤气表的设计,硬件设计部分介绍了各部分的详细电路。关键词:单片机;控制;多功能;煤气表中图分类号 :TP216文献标识码:B实现触发打开和自动关闭煤气表至煤气炉的通道;LED显示能直观明了地显示用气量。通信功能部分利用了AT89C51内部提 供的全双工异步串行口,通过485接口电路芯片SN75176转换成RS2485 接口,适用于采用串行有线通信技术的自动抄表系统。Abstract :A kind of multifunction digital gas meter based onmicrocon2trollerisdesigned.Theprincipleofmultifunctiondigitalgasmeterisde2scribed by means of composing frame ,hardware design ,softwareprogramflow. The circuits of hardware design is introduced indetail.Key words :microcontroller ;control ;multifunction ;gas meter目前市场上销售的煤气表一般来说有机械式和数字式两大 类。机械式历史悠久,技术成熟,价格低廉,但功能单一,目前占 有较大的市场份额;数字式显示直观,功能多,价格高。机械式 只能由人工抄表,这种落后的抄表方式,消耗大量的人力、物力,而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低。因此,国家2硬件设计图 1 多功能煤气表组成框图有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代 传统的人工抄表。自动抄表系统目前主要采用有线通信技术和 电力载波通信技术。要能实现自动抄表,则要求煤气表必须为数字式的,且需具备一定的通信功能。目前大部分数字式煤气表一般只有记录用气量和一定通信的功能,随着人们生活水平的逐步提高,对煤气表功能的要求也越来越高,自动抄表系统的 逐步普及要求煤气表具备一定的通信功能外,对安全方面的要求更为重要。为了适应自动抄表系统的需要和用户对煤气表功 能的需求,笔者特研制了一多功能数字式煤气表。1 组成框图该多功能数字式煤气表以 AT89C51 单片机为控制核心,由 数据存储、漏气检测、灭火检测、气路控制、通风控制、LED显示 及通信功能等几部分组成,其组成框图如图1所示。数据存储采用了具有看门狗功能的串行 E2 PROM X25045 存储器,掉电后 数据不会丢失,同时又可监视煤气表的运行状态;漏气检测用于 当室内煤气达到一定浓度时自动启动通风控制;气路控制可以收稿日期 :2003 - 06 -26作者简介:杨恢先(1963—),男,湖南省益阳人,副教授,硕士,曾 较长时间从事电网调度自动化系统的研制与开发工作,现主要 从事嵌入式测控仪器的教学与研发工作。2. 1 数据存储电路数据存储采用了允许三总线工作的串行外设接口(SPI)芯 片X25045存储器。X25045把看门狗定时器、电压监控和E2 PROM组合在单个封装内 ,这样降低了系统成本并减少了对电路板空间的要求。其看门狗功能提供了对微控制器的保护,通过编程监控系统,当系统发生故障时自动以RESET信号作出响 应。X25045的存储器部分是CMOS的4096位(512×8)串行E2 PROM,用来保存常用参数和用气量。X25045与微控制器AT89C51的接口如图2所示。图2 X25045与微控制器AT89C51的接口2. 2 脉冲检测电路脉冲检测电路用小功率砷化镓红外发光二极管 HG41作发 光管,用硅光电三极管3DU5C作接收管,电路见图3(a)。若把 图3(a)中的A点输出信号直接作为光电控制信号,当煤气表表盘转动较慢时,则A点输出信号就会产生一连串的抖动尖脉 冲,为了消除边缘抖动,在A点接了一个斯密特反向器(型号为CH40106) 。由于斯密特电路有“回差”特性,输入电位必须高于触发电平VT+,斯密特电路才开门,输入电位必须低于触发电平 VT - ,斯密特电路才关门 “,回差”ΔV = V T + - VT -,利用斯密特电 路的“回差”特性来消除光