基于51單片機的流量控制系統

王小紅 羅芳 張志亮

摘 要：本文設計一個以STC89C52單片機為核心的水流量檢測系統，利用檢測管道流量的渦輪流量計來采集流量控制信息，然后將與流量成正比的脈沖信號傳給單片機，經過單片機轉換為流量數據，在液晶屏幕LCD12864中顯示出來，并提供可以調節的高、低流量報警功能，同時通過485通訊端口將流量數據傳輸到上位機。

關鍵詞：單片機;485通訊;12864顯示屏;渦輪流量計

中圖分類號：TB476 ?文獻標識碼：A

當今社會，流量計已經成了工業生活中隨處可見并重要的一部分，流量是三大工業過程控制量之一，渦輪流量計因結構簡單、價格低廉，應用領域非常廣泛。所以，設計出一個簡易的流量檢測系統，對我們生活上具有重要的指導意義。

1 控制系統總體設計

本文利用流量傳感器采集到水流量信息，流量傳感器輸出頻率與流量成正比的脈沖信號，然后傳送給單片機。單片機軟件系統把采集到的信息與事先的設定值進行處理，輸出到顯示屏上顯示出來。并提供可以調節的流量報警功能，同時還具有485通訊端口，將流量數據傳輸到上位機。

本系統主要由電源模塊、主控模塊、LCD顯示屏、通訊電路、聲光報警電路和鍵盤等模塊組成。具有自動計量流量、顯示流量、聲光報警等功能。系統硬件原理方框圖如圖1所示。

工作原理：首先設定限量流量值，渦輪流量計采集流量信息傳送給單片機，在軟件系統的控制下STC89C52單片機跟著先前的設置限流量值進行對比，輸出相對應的報警信號，實現對流量的檢測和報警機制。電路原理圖如圖2所示。

2 渦輪流量控制系統的硬件設計及選型

渦輪流量控制系統由單片機最小系統模塊、渦輪流量傳感器電路模塊、通訊電路模塊、液晶顯示電路模塊、聲光報警電路模塊和電源電路模塊等組成。

2.1 顯示電路

采用LCD12864液晶顯示屏。既能夠顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。LCD12864還具有低電壓、低功耗的特點。由該模塊構成的液晶顯示方案比同類型的圖形點陣液晶顯示模塊硬件電路結構和顯示程序都要簡潔很多，而且價格偏低。

2.2 報警控制電路

報警電路由1K電阻、三極管Q1和一只蜂鳴器組成，當單片機輸出報警信號時輸出低電平，經過1K電阻限流，三極管導通，蜂鳴器得電鳴叫報警。另外還有3個指示燈，分別指示高流量報警、正常狀態和低流量報警，電阻R2-R4是發光二極管的限流電阻。

2.3 按鍵電路

有4個按鍵，分別是：S1菜單按鍵，通過此鍵來切換所需調節的數值;S2加數鍵，調整選中的數值，短按為加1，長按超過1秒為連加;S3減數鍵，調整選中的數值，短按為減1，長按超過1秒為連減;S4復位鍵，按下后可對累計流量進行清零。

2.4 流量傳感器接口

流量傳感器有三根引腳，分別是電源正極、脈沖輸出和電源負極，脈沖輸出與單片的外部中斷1端口（P33）相連接。

2.5 485通訊模塊

本設計采用MAX485芯片作為通訊芯片，它的輸入端1腳和4腳分別和單片機的RXD/TXD相連，2/3/8腳連接到電源正極，5腳接電源負極，6/7腳是485信號輸出端口。

3 流量控制系統的軟件設計

本控制系統的主要包括主控程序、數據采樣處理程序、鍵盤輸入程序、數碼管顯示程序、聲光報警程序。主程序主要負責系統分配地址、系統初始化和調用各自子程序。主程序對所有的子程序進行調用，主要負責初始化各個I/O口，調用數據的采用程序，并將采樣到的數據與設定值比較，從而控制聲光報警電路，達到節約用水的目的。

4 結論

本文主要介紹了使用渦輪流量傳感器，將實際流量轉化為電脈沖，從而實現智能流量控制。該系統具有計量精確、能耗低等特點，可用于家屬區、公共用水量大的場所，也可用于工業流量計量。

參考文獻：

[1]于文輝.基于單片機的智能流量控制系統.單片機開發與應用，2009.（09）：101-102.

[2]王靜霞.單片機應用技術[M].電子工業出版社，2015.7（第3版）.

[3]張永楓.單片機應用實訓教程.北京：清華大學出版社，2008.

基金項目：2017年清遠職業技術學院科技項目“太陽能熱水器的淋浴控制器應用研究”（zk17002）

作者簡介：王小紅（1980-），女，江西高安人，碩士，研究方向：電工技術、智能控制;羅芳（1987-），女，廣東梅州人，碩士，研究方向：智能視頻監控、智能控制;張志亮（1981-），男，廣東清遠人，博士，研究方向：電子、通信工程。