基于51单片机的流量控制系统

王小红 罗芳 张志亮

摘 要：本文设计一个以STC89C52单片机为核心的水流量检测系统，利用检测管道流量的涡轮流量计来采集流量控制信息，然后将与流量成正比的脉冲信号传给单片机，经过单片机转换为流量数据，在液晶屏幕LCD12864中显示出来，并提供可以调节的高、低流量报警功能，同时通过485通讯端口将流量数据传输到上位机。

关键词：单片机;485通讯;12864显示屏;涡轮流量计

中图分类号：TB476  文献标识码：A

当今社会，流量计已经成了工业生活中随处可见并重要的一部分，流量是三大工业过程控制量之一，涡轮流量计因结构简单、价格低廉，应用领域非常广泛。所以，设计出一个简易的流量检测系统，对我们生活上具有重要的指导意义。

1 控制系统总体设计

本文利用流量传感器采集到水流量信息，流量传感器输出频率与流量成正比的脉冲信号，然后传送给单片机。单片机软件系统把采集到的信息与事先的设定值进行处理，输出到显示屏上显示出来。并提供可以调节的流量报警功能，同时还具有485通讯端口，将流量数据传输到上位机。

本系统主要由电源模块、主控模块、LCD显示屏、通讯电路、声光报警电路和键盘等模块组成。具有自动计量流量、显示流量、声光报警等功能。系统硬件原理方框图如图1所示。

工作原理：首先设定限量流量值，涡轮流量计采集流量信息传送给单片机，在软件系统的控制下STC89C52单片机跟着先前的设置限流量值进行对比，输出相对应的报警信号，实现对流量的检测和报警机制。电路原理图如图2所示。

2 涡轮流量控制系统的硬件设计及选型

涡轮流量控制系统由单片机最小系统模块、涡轮流量传感器电路模块、通讯电路模块、液晶显示电路模块、声光报警电路模块和电源电路模块等组成。

2.1 显示电路

采用LCD12864液晶显示屏。既能够显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。LCD12864还具有低电压、低功耗的特点。由该模块构成的液晶显示方案比同类型的图形点阵液晶显示模块硬件电路结构和显示程序都要简洁很多，而且价格偏低。

2.2 报警控制电路

报警电路由1K电阻、三极管Q1和一只蜂鸣器组成，当单片机输出报警信号时输出低电平，经过1K电阻限流，三极管導通，蜂鸣器得电鸣叫报警。另外还有3个指示灯，分别指示高流量报警、正常状态和低流量报警，电阻R2-R4是发光二极管的限流电阻。

2.3 按键电路

有4个按键，分别是：S1菜单按键，通过此键来切换所需调节的数值;S2加数键，调整选中的数值，短按为加1，长按超过1秒为连加;S3减数键，调整选中的数值，短按为减1，长按超过1秒为连减;S4复位键，按下后可对累计流量进行清零。

2.4 流量传感器接口

流量传感器有三根引脚，分别是电源正极、脉冲输出和电源负极，脉冲输出与单片的外部中断1端口（P33）相连接。

2.5 485通讯模块

本设计采用MAX485芯片作为通讯芯片，它的输入端1脚和4脚分别和单片机的RXD/TXD相连，2/3/8脚连接到电源正极，5脚接电源负极，6/7脚是485信号输出端口。

3 流量控制系统的软件设计

本控制系统的主要包括主控程序、数据采样处理程序、键盘输入程序、数码管显示程序、声光报警程序。主程序主要负责系统分配地址、系统初始化和调用各自子程序。主程序对所有的子程序进行调用，主要负责初始化各个I/O口，调用数据的采用程序，并将采样到的数据与设定值比较，从而控制声光报警电路，达到节约用水的目的。

4 结论

本文主要介绍了使用涡轮流量传感器，将实际流量转化为电脉冲，从而实现智能流量控制。该系统具有计量精确、能耗低等特点，可用于家属区、公共用水量大的场所，也可用于工业流量计量。

参考文献：

[1]于文辉.基于单片机的智能流量控制系统.单片机开发与应用，2009.（09）：101-102.

[2]王静霞.单片机应用技术[M].电子工业出版社，2015.7（第3版）.

[3]张永枫.单片机应用实训教程.北京：清华大学出版社，2008.

基金项目：2017年清远职业技术学院科技项目“太阳能热水器的淋浴控制器应用研究”（zk17002）

作者简介：王小红（1980-），女，江西高安人，硕士，研究方向：电工技术、智能控制;罗芳（1987-），女，广东梅州人，硕士，研究方向：智能视频监控、智能控制;张志亮（1981-），男，广东清远人，博士，研究方向：电子、通信工程。