基于AVR单片机的楼宇供暖无线数据采集系统论文

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　　摘要：先容一种基于AVR单片机无线互联手艺的楼宇供暖数据收罗系统，该系统的监控终端PC与各楼层AVR单片机通过无线信道举行通讯，完成对整个管网运行状态的监控。另外，通过对超声波式流量计误差剖析和赔偿，提高了管网参数丈量的准确度。

　　要害词：单片机无线互联,超声波流量计, 供暖系统。

　　弁言：在现代化楼宇的集中式供热系统中，怎样提高 管网运行参数的丈量精度和实现集中监控显得尤为 主要。因此使用单片机无线通讯手艺对各楼层管网 运行参数举行控制，一方面提高供暖系统的运行品质，使室内温度越发稳固;另一方面实现供暖系统的远程智能监控，淘汰整个系统运营成本。通过无线信道和PC机交流数据，可将各种数据存储于PC机，降低了单片机端的开举事度。

　　1楼宇供暖系统总体方案

　　整个供暖控制系统由单台PC机和多个AVR ATmega16单片机组成，PC机和ATmega16单片机之间通过无线信道举行通讯。其中PC机作为监控终端，通过无线传输模块与各个单片机举行数据收发，可实时检察和控制各楼层管网运行参数;安放在各层的ATmega16单片机一方面举行数据收罗完成实时控制，另一方面通过无线信道和PC机交流数据。

　　每层楼的管道与楼房主管道相并联(见图1所示)。在楼层管道入、出口处同时装测流速和测温度传感器，以检测供热流量和经由楼层前后热水的温度差。流量传感器和温度传感器检测每层楼的热水流量和温度，经ATmega16单片机数据处置惩罚后，传给可编程控制器S7-226。凭据室温丈量值与给定初始值比力，S7-226就可调治变频器输出频率，改变水循环泵的转速，即改变响应楼层的热水流量，从而到达控制室温的目的。

　　2热水流量的丈量

　　供暖系统中常用超声波式流量计，是一种非接触式丈量器件，故不会改变流体的状态，不发生附加阻力。超声波传感器安装方式。A和B两个传感器均可发射和接受超声波。超声波从一个传感器发射至另外一个传感器所经由的路径称为超声波通道。超声波在流体中以声速传送，当超声波发射偏向与流体同向时，超声波通报速率提高，反之则降沈阳软件设计低。因此，凭据超声波同时从两个传感器发射抵达对方传感器的时间差，就可以按下式确定管路中的流体流速。

　　现实中一样平常接纳多组超声波流量计同时事情以消除单一丈量点所带来的误差。实验丈量发现,对于单通道盘算误差为±1.0%，三通道盘算误差降为±0.4%，五通道盘算误差只有±0.3% 。每组传感器各自测得管路中的流速,然后取它们的平均值，管路流量盘算如下:

　　超声波传感器输出信号为4-20mA的电流信号， 是电流的取样电阻，其阻值巨细受传感器供电电压的制约。当 时，转换输出电压为5V，而传感器的供电电压为12V，ATmega16微处置惩罚器中PA0口，将其数模转换。这种电路的传感器信号传输距离很远，以是线路的输入与主电路隔离，起到对单片机系统的掩护作用。

　　3单片机无线通讯网络设计

　　本系统中ATmega16单片机通过UART串口以及I/O控制口与nRF401直接相连，接口电路见图5所示。ATmega16单片机完成对流量传感器和温度传感器收罗数据的处置惩罚以及对变频器的实时控制，向nRF401发送数据而且吸收PC机通过nRF401传送过来的数据。

　　在PC机和nRF401接口电路的设计中需要注重，PC机的串行口支持RS232尺度，而nRF401支持TTL电平。因此，它们之间的信号需要经由电平转换。本系统中选用美信公司的MAX202芯片来完成两者之间的电平转换。

　　本供暖控制系统软件包罗单片机端和PC机端两部门。其配合主要在于设置单片机事情于半双工方式通讯。思量到无线通讯中受外部滋扰而发生的误码率，以是通讯协议中帧结构的设计对保证通讯的可靠性十分主要。本软件中帧结构分为指令帧和数据帧。数据帧的内容包罗起始字节，数据长度字节，数据字节，校验和字节，竣事字节。在数据校验方面接纳校验和的要领举行帧的校验。即先将所有字节相加，然后将效果截短到所需位长，与数

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