1、I具有无线远传的温度法热计量器设计摘 要近年来，随着地区经济的迅猛发展，环境污染问题越来越严重，防止环境污染，保护环境，维持生态平衡，已成为社会发展的一项重要举措，也是每个公民应尽的义务。我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理，不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以继续。只有坚持节约发展、清洁发展。安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，室温气体排放引起全球气候变暖，备受社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候
2、变化的迫切需要。如今取暖已经成为了节能减排的重要目标。本系统的设计可以有效的控制不合理的浪费，同时也可降低能源的浪费。设计本系统主要的目的是利用SIM300 将供热户的室内温度定时的发送到供热中心，供热中心可以及时的发现热用户是否在浪费热源（如开窗户，放热水等） 。然后及时的处理热用户，或者阻止热用户的这种浪费行为。这样做的目的即实现了节能减排，又同时进行合理的收取供热费用，真正的实现了，温度法热计量收费的目的。系统扩展了温度上下限自动报警，按键记录当前温度值。同时热用户可以把供热不良的问题及时的反应给供热中心，这样做可以达到双方有效的凭证。共同为节能减排做有效的保护措施。本系统还增加了年月，
3、日，时，分，秒，星期等功能。II关键词：SIM300 LCD1602 DS18B20 温度采集 按键ABSTRACTIn recent years, With the rapid development of regional economy，Environmental pollution problem is getting worse，Prevention of environmental pollution, Protect the environment, Maintain ecological balance, Has become an important measure of s
4、ocial development, Is the obligation of every citizen. Chinas rapid economic growth, The construction has made great achievements, But also paid a huge resource and environmental costs, Economic development and resources and the environment become increasingly acute contradictions, Masses reacted st
5、rongly to environmental pollution problems. This situation and the economic structure is irrational, Do not speed up the adjustment of economic structure, change the mode of growth, Resources can not support, the environment does not fit, can not afford the social and economic development is difficu
6、lt to continue. Only by adhering to conservation development, clean development. Security and development in order to achieve sound and rapid economic development. Meanwhile, the room temperature gas emissions cause global warming, a subject of widespread concern. Further strengthen energy conservat
7、ion work, but also respond to the urgent need for global climate change.Today heating energy conservation has become an important goal. The system is designed to effectively control the unreasonable waste, but also to reduce energy waste. The main purpose of this system design is the use of the heat
8、ing households SIM300 indoor temperature regularly sent to the central heating, heating center can be found in a timely manner whether the waste heat source heat users (such as opening the window, put hot water, etc.). And timely treatment heat users, or to prevent such waste heat user behavior. The
9、 aim is to achieve energy conservation, IIIbut also for a reasonable charge heating costs, the true realization, temperature method heat metering and charging purposes. System extends the upper and lower temperature alarm, keyloggers current temperature value. Meanwhile heat users can put the proble
10、m of poor heating timely response to the heating center, doing so both sides can reach a valid certificate. Together for effective protection to energy saving measures. The system also increased the years, days, hours, minutes, seconds, weeks and other functions.Keywords: SIM300 LCD1602 DS18B20 Temp
11、erature acquisition ButtonIV目 录摘 要 .IABSTRACT.II第 1章 绪论 .11.1 供热计量器的发展历程 .11.2 研究的目的和意义 .31.3 研究/设计的目标 .3第 2章 系统的工作原理 .52.1 系统的原理 .52.2 CPU（STC12C5A60S2）主要性能 .52.2.1 CPU 的主要性能 .52.2.2 功能特性描述 .6第 3章 系统的硬件选择 .93.1 本系统的构成 .93.2 本系统的硬件选择 .93.2.1 温度传感器的选择 .93.2.2 AD 转换芯片的选择方案 .133.2.3 每户终端向供热公司数据传输选择方案 .
12、183.2.4 DS1302 时钟芯片 .233.2.5 EEPROM 的选择方案 .273.2.6 显示电路的选择 .323.2.7 蜂鸣器模块设计 .36V3.2.8 串口通信的设计 .373.2.9 按键电路的设计 .383.2.10 电源部分的设计 .393.2.11 单片机复位电路部分 .40第 4章 软件设计 .414.1 系统总流程图 .414.2 各模块功能流程图设计 .41第 5章 软硬件的调试过程 .475.1 单片机最小系统的硬件设计 .475.2 单片机所有硬件电路的焊接过程 .475.3 软件的调试过程 .485.4 装有 SIM300 模块的硬件通信软件调试过程 .
13、495.5 基本功能实现 .50结 论 .51致 谢 .53参考文献 .54附录 1 本设计的整体电路图 .56附录 2 本设计的主要程序代码 .57VIContentsAbstract .IABSTRACT .IIChapter 1 Introduction.11.1 Development of heat metering device .11.2 The purpose and significance of the study .31.3 Research / design goal .3Chapter 2 System Works.52.1 The principle of the
14、system.52.2 CPU (STC12C5A60S2) Main Performance.52.2.1 CPUs main performance .52.2.2 Features Description .6Chapter 3 system hardware selection .93.1 System configuration.93.2 system hardware selection .93.2.1 Temperature sensor selection.93.2.2 AD conversion chip options.133.2.3 household heating c
15、ompany data terminal to the options.183.2.4 DS1302 clock chip.233.2.5 EEPROM options for.273.2.6 display circuit selection.323.2.7 Buzzer Module Design.363.2.8 Serial Communication Design .373.2.9 key circuit design .383.2.10 power supply part of the design .393.2.11 microcontroller reset circuit pa
16、rt.40VIIChapter 4 Software Design.414.1 total system flow chart.414.2 Flowchart of each design module function.41Chapter 5 of hardware and software debugging process.475.1 smallest single-chip system hardware design.475.2 All chip hardware circuit welding process .475.3 software debugging process.48
17、5.4 SIM300 module is equipped with a hardware communication software debugging process .495.5 basic functions .50Conclusions .51Acknowledgements .53References .54Appendix 1 overall circuit design .56Appendix 2 design of the main program code .57VIII第 1章 绪论1.1供热计量器的发展历程我国供热计量发展截止到目前共分为三个阶段。第一阶段是 90 年
18、代初到 2000 年，约 10 年的时间，为探索阶段。在这个阶段中第一个时期是引进概念。90 年代初国内是没有热计量这一概念的，随着国内很多专家有机会到欧洲参观学习，受到欧洲特别是北欧供热计量器的影响，开始了解到热计量，恒温阀等。第二个时期是消化吸收，我国供热计量的发展受丹麦，德国和芬兰三个国家的影响比较大。第三个时期是研究探索。第四个时期就是实验工程，将理论付诸与实践，北京新康小区、山东省烟台民生小区、中加合作项目哈尔滨煤院炭设计研究等都是当时有代表性的工程项目。第二阶段是 2001-2005 年，称为起步阶段，在这个阶段有几个核心的过程：政策引导 2003 年，原建设部、国家发改委、财政部
19、等八部委联合发布关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见 。2005 年，八部委再次联合发布关于进一步推进城镇供热体制改革的意见 ，是供热计量工作全面启动的标准。标准先导以先行先试的地方标准为主，如北京市热计量标准的出台，对全国各地产生了积极的作用，引导各地相继出台地方标准。试点示范包括有天津模式、沈阳模式、承德模式、甘肃榆中模式等。在天津模式中供热办有特殊职能，所有在天津市建设的项目，供热方式、供热计量及供热产品等都要通过供热办的审查，在供热计量工作全面提高和推广方面很有成效，总结出了一套具有地方特色的供热计量及收费方法。河北省承德市计量收费试点工作，在取得了显著节能效果的同时还为河北省推广计
20、量收费积2累了丰富的经验；甘肃省榆中县作为一个贫困县，其成功的供热体制改革经验表明资金短缺并不能作为推进供热计量工作的阻碍，为贫困地区开展供热计量工作打开了一条新思路。中国供热计量的发展离不开国际方面的合作和支持，世界银行、全球环境基金（GEF） 、联合国开发计划署（UNDP）在我国选择了很多城市进行供热计量和节能改造的试点。第三阶段是 2006 年-至今，称为全面推广阶段。2007 年中华人民共和国节约能源法颁布，其中第三十八条规定：国家采取措施，对集中供热的建筑分步骤实行供热分户计量、按照用热量进行收费制度。国务院颁发的民用建筑节能条例 、 节能减排综合性工作方案以及原建设部出台的城市供热
21、价格管理暂行颁发 ，都将供热计量纳入到了条文。在此阶段政府也是加大了引导力度，住建部从 2006 年开始连续五年召开全国供热计量大会，将供热计量的实施和城市称号、政府工程补贴相结合。同期开展国家级城市示范工作，选择八个城市开展示范工作和既有住宅供热计量示范工程。2010 年，住建部颁发了行业标准供热计量技术规程 ，将之前供热计量中的各种方法和概念做了全面梳理。供热计量产业格局也基本形成，表具产品、控制产品及系统服务、系统服务商等大量涌现。截止 2010 年，北京、天津等 10 个省、直辖市出台了供热计量价格和收费实施细则 ，80 多个地级以及以上城市出台供热计量价格和收费办法 。 “十一五”期
22、间超越完成1.5 亿 m居住建筑供热计量改造， “十二五”时期的第一年，2011 年完成北方既有居住建筑供热计量及节能改造面积 1.32 亿 m。国外，特别是在北欧国家，从 20 世纪 70 年代能源危机以来，十分重视建筑节能工作，并制定了有关政策、法规以及相配套的技术措施。国外发达国家的集中供热系统均为动态的变流量系统，其调节与控制技术先进，控制手段完善，设备质量高。通常一次管网所提供的热量在热力站交换成二次采暖热水和民用生活热水。在热力站的二次水系统中均安装有变频调速的水泵、压差控制器、电动调节阀、气温补偿器以及回水温度限制器等设备。有了一整套成熟的供热系统运行模式。集中采暖按热量计费是世
23、界各国发展的趋势，也是各国家节能环保的一项基本措施。目前除了西方发达国家已采用这一措施外，东欧各国及原苏联地区国家正逐步推广。与此同时，集中采暖按热量计费的相应技术3也进一步发展，采暖系统的动态调节更加先进，计费技术更加可靠和准确，整个采暖热量计费装置向小型化、计算机化发展。1.2研究的目的和意义随着短消息服务(SMS)和通用分组无线服务(GPRS)等数据业务的发展，GSM 无线网络应用于机电产品和工业控制领域的趋势不断扩大，各种以 GSM网为传输平台的数据采集及远程监控系统方案和产品也不断出现。供热公司只需要设置主机，每户安装终端设备，安装方便，好组网，数据轮询采集，运行费用低。而对于电话组
24、网系统来说，终端用户为被叫方，设备工作不稳定会影响用户，设备价格昂贵。其次具有线温度探头，安装十分不方便，不好组网，运行费用高，前期投入非常的大，而且物理性施工难度很大，不易推行。供热公司充分认识到了这些缺点，便开始逐步的淘汰电话测温系统。用 SIM300 组网实现温度数据的远程传输。在室内温度监控远程传输的应用背景下，结合其传输数据少和非连续性工作的应用特征，研制了利用 51 系列单片机控制 GSM模块 SIM300 以发短息的方式进行远程温度数据的传输。装置中单片机以定时器中断方式检测定时器是否定时结束，如果定时结束然后立即把当前的温度值写入到 AT24C02 中进行保存。这样做的目的是防止掉电温度数据的丢失，使温度数据不完整造成经济影响。同时将采集到的温度值用 LCD1602 显示到每户的客户端（温度的平均值） 。最后通过串口与 GSM 模块通信以控制启动SIM300 和数据的收发等。本装置结构简单、传输数据稳定可靠，安装方便，好组网又具有实时在线通信且成本低等优点。1.3研究/设计的目标本系统是一种安装在以水为媒体的集中供热系统中，用于对用户的采暖热量进行计算分配的装置。该装置集成了热计量技术，和数据通信技术。温度法是利用在同样的气候条件和相同的时间内，各个房间的耗热量与室温有关的原理。此法可以将山墙，屋面，地面等部位的多耗热量分摊到楼内的各个用户上，
