超声波热量表的设计开题报告

目的：

1.通过本题目的设计,使学生将所学的专业理论知识与实际的科技开发结合起来；学生通过课题立项、方案设计、程序编写到软件调试,全面了解和掌握科技开发的基本方法和步骤；同时培养学生严谨的工作态度,提高学生综合分析和解决实际问题的能力，为学生毕业后从事科学研究和管理工作打下良好的基础。

2.使用PIC16CCPU，完成由单片机实现热能计算和控制功能，由LED显示当前的状态和系统信息。

3.通过本题目的设计培养学生具备通过所学知识和课外涉猎完成一个系统设计的能力，掌握目前国内外基于单片机的智能热量表的研究现状。

意义：长期以来，每到冬季，供暖问题就成为长江以北城镇居民的热门话题，特别是近几年随着国民经济的发展，环境保护被广泛重视，能源的利用由粗放式向节约式发展，现在普遍采用的按建筑面积收费的弊端越来越明显，建筑面积通常与实际采暖面积不符，按面积收费，容易引起用户和供热部门的纠纷。而且现在普遍实行的先交费后供暖的模式，使得用户欠费或不交费的状况时有发生，由此给国家造成巨大的经济损失，因此推行热计量是势在必行的。为此我们研究了基于单片机的智能热量表，本次设计实现了对供热系统中流量、温差、热量的测量，LED显示当前状态信息等。

中国热量表的自行研制始于上世纪九十年代，1990年热量表专用电路模块被列入国家“七五”科技攻关课题，有国家有关部门研究仿制；1992年国家技术监督局和国家计量组织单位中国秘书处翻译出版OIML-R75国际建议《热能表》；1994年以后，一些中小型企业自发的开始了研制工作；1994年，欧洲热能表EM—1434发布以后，中国科学院、清华大学、航天部、兵器部等直属的科研机构、高等学校的科技人员，先后与企业合作或自主投资等多种形式对热量表进行了研究开发；2000年2月18日，建设部发布“76号令”《民用建筑节能管理规定》，这一规定加速了中国热计量仪表的发展；2001年12月4日，国家质量监督检验检疫总局发布《中华人民共和国国家计量检定规程JJG225-2001》，2002年3月1日起开始实施，中国的热量表从法制上建立了关于生产标准和技术检定的完善的质量保证监督体系；2003年3月24日，国家建设部、等国家八部委引发了《关于城镇供热改革设点工作的指导意见》，目前遍及全国15个省、区47个城市已开始试验工作：在集中采暖的新居民建筑体系中，推行温度调节和用户热量计装置，按热量计量的系统。中国的热量及仪表产业出现一个既存在巨大市场又面临严格质量考验的局面。

中国目前的供热系统对中国热量表提出了比欧洲国家更为苛刻的要求，如水质很差、氧化、锈蚀问题无可避免的普遍存在；多方面原因造成水中不仅存在大量化学物质，还有许多对热量既有破坏性的杂质。全国许多地方和企业的“使用报告”和“试用、示范总结报告”都不同程度上反映了一些问题，由于国情的特殊性，我国对热量表需求量大，所以研究低功耗、低成本、适合中国国情的只能热能表很有必要。

设计方案：

　　系统的结构框图小图所示    

                            智能热量表硬件框图

    该系统主要由CPU、流量计、A/D转换器、温度传感器、LED显示器、电源控制、EEPROM存储器和时钟电路等部分组成。其中CPU是系统的核心，用于完成所有的控制和计算功能。温度传感器和A/D转换器组成温度采集电路，可采集采暖回路进水和出水的温度。流量计用来测量流过取暖设备的热水体积，每流过一定体积的水干簧管就闭合一次，同时向CPU申请一次中断，CPU用该信号累计流过取暖设备的热水体积来进行热能计算。在需要是通过LED来显示水温、消耗的热能和系统信息，EEPROM存储器用来存储这些信息。时钟电路用于为整个系统提供系统时间，用键盘实现各种操作，如查看水温、消耗的热能和系统信息。电源控制使系统在不需要显示和温度测量时切断部分电源，以降低系统功耗。系统设置是每次加电时设置日期、时间等。另外在系统出现故障时，也可以向CPU申请中断，以使CPU将当时的时间、热能值、故障信息等写入EEPROM以被查询。

预期目标：

1、可以测量取暖设备提供的热量并显示。

2、可以将系统时间、故障信息、热能值等系统信息存储起来以备查询。

3、可以用键盘进行信息查询及设置。

4、系统不需显示和温度测量时切断相应部分电路以减少功耗。

[1] 房小翠,王金凤.单片机实用系统设计技术[M]，北京:国防工业出版社，1999

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[3] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社

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[5] 单片机原理及应用技术，魏立峰、王宝兴，北京大学出版社，2006

[6] 单片机原理及应用教程，范立南、谢子殿，北京大学出版社，2006

[7] 51系列单片机设计实例(第2版)，楼然苗 李光飞，2006

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[9] 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编  北京理工大学出版社，2004

[10] 51系列单片机系统设计与应用技巧 ，李刚林 凌姜苇，2004

[11] 全国大学生电子设计竞赛制作实训，黄智伟，2007

签字：

                                                       2009 年  月   日