单片机控制地智能供热监控系统毕业规划设计汇总资料.doc

摘摘 要要 本系统介绍了由单片机控制的智能供热监控系统。采用 ATM89C51 系列单片机 作为 CPU，设置 AD590 温度传感器、压差传感器、涡轮流量计等传感器元件对供 回水、补水、供热蒸汽的温度、压力检测；对回水、补水的流量检测，通过测量 电路、A/D 转换后把数据传送到 CPU，CUP 根据已经设置好的温度范围进行比较判 断，并发回命令调整供回水的压力以及流量，最终达到自动控制温度的目的，这 对于保证供热品质和节省能源都有着非常重要的意义。此外，本系统还安装了键 盘，显示以及打印机，方便了数据的读取、切换和统计，使管理层对供热过程和 供热品质有最直观的了解。 本设计应用前景广阔，可应用于城市或者小区的集中供热方便快捷，节约能 源而且安全可靠。 关键词：关键词：智能控制 集中供热 监控 信号采集 AbstractAbstract This paper present the general design and control conception of an intelligent heating control system in detail. ATM89c51 as the central intelligent unit in this system, which controls the temperature of each water-piping ways in-or-out and surrounding the pressure of the out filter nets, the volume of offer-heat cycle water and so on. The temperature is changed by the pressure and volumes change ,so using this system first can make sure consumers temperature is not enough, another hand it also can resources. The system also has the keyboard, display unit and typewriter, which can give an obvious understanding to workers. This system would develop and apply expansive, we can apply it to the central heating of a community. It has the merits of secure, tidy and convenient. This control system is a successful example, which combine theory automation with practice. KeywordsKeywords：Intelligent Control, Central Heating, Monitor System, Collect Signal 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论.- 1 - 1.1 我国集中供热的现状.- 2 - 1.1.1 热源.- 2 - 1.1.2 热用户 .- 3 - 1.1.3 热网 .- 3 - 1.2 我国集中供热系统的发展趋势.- 4 - 第二章第二章 方案论证方案论证.- 7 - 2.1 CPU 的选择 .- 7 - 2.2 控制方案.- 8 - 2.2.1 数字控制系统（DDC 系统）.- 8 - 2.2.2 分布式控制系统（DCS 系统）.- 9 - 2.2.3 操作指导控制系统 .- 9 - 2.2.4 计算机监督控制系统（SCC 系统）.- 10 - 2.2.5 确定方案 .- 11 - 2.2.6 补水前馈与热量计算 .- 13 - 第三章第三章 硬件设计硬件设计.- 15 - 3.1 CUP.- 15 - 3.2 温度检测 .- 26 - 3.2.1 温度传感器 AD590 的特性和结构.- 26 - 3.2.2 AD590 的主特性参数如下：.- 27 - 3.2.3 AD590 的工作原理：.- 27 - 3.3 A/D 转换 .- 29 - 3.3.1 MAX-1230 的主要特点.- 29 - 3.3.2 的内部结构 .- 30 - 3.3.3 MAX-1230 的引脚排列.- 31 - 3.3.4 MAX-1230 的工作过程.- 32 - 3.4 流量检测 .- 35 - 3.4.1 涡轮流量计 .- 35 - 3.4.2 涡轮流量计的工作原理 .- 36 - 3.4.3 涡轮流量计检测原理和方法 .- 36 - 3.5 压力检测.- 38 - 3.5.1 特点： .- 38 - 3.5.2 工作原理.- 39 - 3.6 语音报警系统.- 41 - 3.6.1 ISD 的引脚.- 42 - 3.6.2 寻址方法.- 43 - 3.6.3 硬件结构.- 44 - 3.7 与上位机的通讯 .- 45 - 3.7.1 电气特性 .- 45 - 3.7.2 电平转换.- 46 - 3.8 键盘显示.- 47 - 3.8.1 8279 的引脚说明.- 48 - 3.8.2 8279 的工作方式.- 50 - 3.8.3 8279 的控制命令.- 50 - 3.8.4 8279 数据的输入输出.- 52 - 3.9 带看门狗和电源监控功能的复位芯片 IPM813L .- 53 - 第四章系统软件设计第四章系统软件设计.- 56 - 4.1 主程序： .- 56 - 4.2 中断程序.- 57 - 4.3 数字滤波子程序 FILTER .- 59 - 4.4 PID 计算程序 .- 60 - 致致 谢谢.- 61 - 参考文献参考文献.- 62 - 附录附录 1 1：单片机控制的智能供热监控系统原理图单片机控制的智能供热监控系统原理图 .- 13 - 附录附录 2 2：单片机控制的智能供热监控系统程序清单单片机控制的智能供热监控系统程序清单 .14 第一章第一章 绪绪 论论 供热业是国民经济中不可缺少的部分，作为重要的城市基础设施，其任务是 合理有效地组织、制备热能，并经济可靠地把热能送到热用户。城镇供热方式大 体分为火炉采暖、分散锅炉房供暖、区域锅炉房供暖、城市集中供热等几种。其 中，集中供热特别是热电联产供热，对于节约一次能源，改善环境污染，提高人 民生活水平有着重要的意义。随着城市大气污染问题的日益严重，以及传统已出 现枯竭苗头，集中供热在越来越多的国家受到了广泛的重视，并迅速发展。在世 界上，北欧四国，如芬兰、瑞典、挪威和丹麦，因为其地理环境的影响，发展集 中供热系统比较早，目前已经发展的比较完善。其供热的规模及供热质量都比较 好。此外，受地理环境影响，俄罗斯是世界上集中供热最发达的国家之一。 我国的集中供热是在解放后才开始的，由于各方面的原因，发展缓慢，都八 十年代初，我国的集中供热比例仍然很小，尤其是城市的民用供热比例更为偏低。 据东北、西北和华北三个北方寒冷地区统计，城市民用供热系统中实行集中供热 的仅占 2%，分散锅炉房供热占 48%，家庭小炉灶占 50%，即使是集中供热发展较 好的北京市，集中供热的比重也只占 8.2%。但自改革开放以来，随着国家经济的 快速发展，人民的生活水平大幅度提高，集中供热作为一项节能及改善城市环境 的市政工程，得到了迅猛的发展，尤其是进入 90 年代以来，人们对于冬季供暖的 要求及质量提出了更高的要求。我国各地方的集中供热规模越来越大，供热网的 覆盖面积越来越广，目前，全国已有近 300 个城市敷设了城市供热管网， “三北” 地区集中供热普及率达到 30%左右，热网结构也逐步从小规模的树支状热网向大 规模的多源联合运行的环状网发展。因此，保证供暖的质量及热网的安全运行是 十分重要的。但在供热规模扩大的同时也出现了很多问题，其中之一是随着热网 的扩大，先前小规模热网运行的经验已不实用，只能沿用以前的理论与方法，因 此对它的运行管理也越来越困难。加之我国热网运行调节技术手段少，经验成分 过多，使得现在的运行管理和调节技术手段少，迫切需要一种新的技术方案来指 导、调节热网运行。使之无论从技术上还是管理上都能达到一个更高的水平。 1.11.1 我国集中供热的现状我国集中供热的现状 我国集中供热发展到今天，经历了从无到有、从小到大、从弱到强、艰苦奋 斗、竞争发展的历程。如前所述,集中供热系统就是将大量的热用户用热力网连接 起来，由统一的热源提供所需热量的供热系统。该系统一般有三个部分组成：热 源、热力网和热用户。大型集中供热网一般均为间接式供热网，作为热能输送的 管网可分为一次网和二次网两个部分。下面从以上几个部分出发对我国集中供热 系统的现状进行介绍。 1.1.11.1.1 热源热源 我国传统的集中供热主要采取热电联产、区域联合供热和小区锅炉房供暖等 几种方式。从我国北方采暖地区大城市来看，以分散锅炉房供暖比重最大，据对 29 个大中城市统计显示，目前，分散锅炉房供热占我国总供暖面积的 84%，其中， 90%以上的锅炉房的容量一般只维持在 7MW 以下的水平，其效率低下，除尘设备落 后（或从未安装除尘设备） ，这样一来，不仅造成了能源的大量浪费，而且还严重 污染了环境。就全国而言，目前我国供热系统的能效只有 30%左右，而我国是一 个能源缺乏的国家，能源需求增长率大大超过能源生产的增长率。因此，如何在 现有基础上提高热源的利用率，降低能源的浪费。减少城市污染等诸多方面的问 题，已经成为现今城市集中供热系统急需解决的问题。八十年代后，热电联产、 热交换站以及相配套的尖峰锅炉房等集中供热系统在许多城市相继建成。特别是 热电联产作为综合、合理利用能源的一个重要途径，逐渐受到重视，也得到了较 快的发展。目前。许多城市的大型热源已不止一个，如：北京、沈阳等集中供热 系统较发达的城市已经在实践初级的多热源并网运行；另外，其他地区，如：赤 峰、郑州、牡丹江、烟台等市由于热负荷的扩大，也在近远期规划了多热源的格 局。但这些系统大多是单独承担一个区域的集中供热，单独运行，互不连接。有 的城市虽然也把管网联在一起，但在供热时又都用阀门断开，分别运行。这样， 就各个热源失去了互补性，同时在供热初期和末期又都不能满负荷工作，使其无 法发挥全部的供热能力。不但造成了能源和设备的浪费，而且多个热源同时在低 负荷下运行，也加重了城市的污染。 1.1.21.1.2 热用户热用户 我国的供热系统型式落后，缺乏控制与节能手段，大部分用户室内无法进行 温度调节和无热量设备，普遍在低负荷、低效率下运行，实际供暖面积只有设备 能力的 40%左右，采暖能耗为相近气候条件国家的 3-5 倍左右，能源浪费十分严 重。同时，我国室内热环境差，发达国家室内温度是 22 摄氏度，而我国只有 16 摄氏度；供热品质也很差，室温冷热不均，室内没有控温设备，用户无法调节室 温。采暖收费制度也不合理，按面积收费使用户无节能意识，热能浪费严重，原 有的室内供暖系统的设计多为上供下回单管顺流式，不具备对欠费的用户采取强 制措施的手段，使得供热企业收费难。随着我国供热体制的市场经济转变，供暖 在不远的将来将不再作为 一项福利来实施，而是成为一个商品。 1.1.31.1.3 热网热网 我国大型热网普遍采用间连供热方式。通常一个城市有几个区域供热网，一 个区域供热网有几十到上百个换热站。供热电厂提供的高温过热蒸汽经电厂换热 站汽-水换热器形成供暖热水由二次管网送至用户。 在我国现有按供热面积供热体制下，用户不能主动调节室内温度，因此总供热量仅仅和 室外温度有关，其总供热量就可预先知道并且有热源厂管理控制，热源厂只要根据相应的室 外温度控制一次网系统供回水温度。一般供热公司基本按定流量或分阶段变流量的质调节方 案运行，即热网流量在整个供暖期内基本保持不变，平时只根据室外温度高低来调节热网的 供水温度。因此，只要保证流量按供热面积均匀分配并保证适合的供水温度就可以满足供暖 的需要。其特点为： 1）调节主动权在供热公司； 2）调节原则就是按供热面积均匀分配流量。这种运行调节方法简单，且能保 证供热要求，因此被许多供热公司所应用。但其所具有的按照供热面积收费 的许多弊端是无法避免的。 1.21.2 我国集中供热系统的发展趋势我国集中供热系统的发展趋势 从上述对我国集中供暖的当前情况的总结和分析可知，随着形式的不断发展，我 国与供暖有关的相关的体制和条件发生了很大的变化： 1、随着我国各项体制改革的不断进行，供暖事业按面积收费的弊端日益突出， 必将阻碍供暖事业的发展； 2、我国节能和环境保护问题日益严重，而供暖的能量消耗在我国经济占有很 大的比重，并且会对环境产生较大的影响； 3、我国用户生活水平近年来有了很大的提高，对供暖的舒适度有了更一步的 要求。 因此，原有传统供暖方式的缺陷日益突出，寻求集中供暖的进一步发展以满 足我国当前多方面的要求势在必行。 在集中供热发展最早的是西欧的丹麦、瑞典、芬兰和原苏联等国家，从上个 世纪八十年代开始，就不断采取措施和相应的技术有效提高供热系统的节能和优 化，二十多年来，欧洲国家在集中供热的政策规范及技术在实践中不断补充完善， 代表了当今世界的先进水平，提供了比较成熟的技术和经验来借鉴。但由于我国 的国情不同，我国的供暖系统有着自身特点： 1、我国的供热热源结构以及供热负荷与欧洲国家存在很大的差异，从而决定 了我国供热系统的总体格局； 2、经过多年的发展，我国供暖已具有相当的规模，而我国已形成的供暖系统 的结构与发达国家有着很大的差异，我国在建立新型供暖系统的同时，对 原有系统如何进行改造有着非常的意义； 3、我们应当建立与我国当前生产力发展相适应的供热系统，也就是既要能满 足目前不断发展的供热需求，同时又要与我国的经济实力和经济体制改革 相适应； 4、我国目前的普及率还不是很高，热网以采暖为主，生活热水所占比例不大。 集中供暖有存在诸多节能和成本优势，当前，我国供暖面临着巨大的发展 前景。如何建立起既经济又符合供暖发展趋势的供暖格局和供暖系统至关 重要。 通过对我国供暖现状的 总结和分析，结合发达国家的供暖模式，适合我国供 暖发展需要的主要趋势为： 1、实现分户调节和热量计量收费。热用户的耗能量决定供暖负荷的大小，因 此，促进用户自觉节能，可大大减少我国供暖系统的能源浪费，而促使用 户自觉节能的唯一有效手段，就是对使用热量进行计量，并根据计量结果 来收费。世界各国的经验表明，把“大锅饭”式的采暖包费制，改为按实 际使用热量向用户收费，可节能 20%至 30%。这种明显的节能效果自 70 年 代末起就已经在西欧各国的节能措施中得到证明，而且近年来某些东欧国 家的努力也说明了这一点。而另一方面，解决目前日趋严重的供热公司收 费难问题的最根本有效的管理方法就是采用根据用户的实际使用热量来收 费。可以说，对热量进行计量并据此来收费是集中供热领域行之有效的不 可或缺的管理手段。 2、多热网逐渐联网，形成多热源联合供热系统。近几年多热源环网联合供热 系统经过实际运行已取得了非常明显的效果，并充分显露出其诸多优点： 、提高了整个供热系统运行可靠性与安全性。当热网中某一或某些热源 出现事故时，各热源可相互替代，相互补充。、可灵活调整供热量，达 到良好的节能效果。系统中多热源可根据供热负荷的具体情况，制定出更 为合理的供热方案，并可随时使全系统的供热工况（供热量、供回水温度 和水力工况）优化，从而实现较理想的节能措施。、系统的水力稳定性 好。采用环状网连接，热网比摩阻较小，各换热站的资用压头大，增强了 系统的水力稳定性。、优化水力工况，平衡供热效果。、供热系统热 源的可扩充性强。发达国家已开发形成了多热源(如:垃圾焚烧厂、热源厂、 锅炉房等)供热格局，我国在不远的将来，随着多种技术的不断成熟，必 将发展出更多可利用的热源，如：地热、太阳能以及垃圾焚烧所产生的附 热等，多热源联合供热系统为更多新热源的加入提供了必要的基础。 3、建立相应的系统智能协调机制。和传统供热方案不同，在新的供热系统下， 用户可根据自身的需要来控制供热温度。当众多用户调节自己的流量后， 整个热网的流量和供热量也将随之变化，此时热网的总供热量随机变化增 大；同时，多热源联合供热的结构需要确定如何使得处于同一供热网中的 多热源相互配合适应供热负荷的不断变化，从而降低运行费用、提高经济 效益和节能效果。 第二章第二章 方案论证方案论证 2.12.1 CPUCPU 的选择的选择 ATMEL89 系列单片机（简称 89 系列单片机）是 ATMEL 公司的 8 位 Flash 单片 机系列。89 系列单片机是以 8031 为核心构成的，它和 8051 系列单片机是兼容的， 其最大特点是内部含有 Flash 存储器。其功能如下： （1） 内部含有 Flash 存储器 由于内部含有 Flash 存储器，因此在系统的开发过程中可以十分容易的进行 程序的修改，大大地缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效 地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。 （2） 和 8051 系列单片机兼容 89 系列单片机的端子和 8051 系列是一样的，因此，当 89 系列单片机取代 8051 单片机时，可以直接进行代换。 （3） 静态时钟方式 89 系列单片机采用静态时钟方式，可以节省电能。 （4） 错误编程亦无废品产生 一般的 OTP 产品，一旦错误编程就成了废品。而 89 系列单片机内部采用了 Flash 存储器，所以，错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止，因此不存 在废品。 （5） 可反复进行系统实验 用 89 系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验。每次试验可以编入不 同的程序，这样可以保证用户的系统设计到最优。而且随着用户的需求和发展， 还可以进行修改，使系统能不断追随用户的最新要求。 因此，综上所述在本设计中采用 ATMEL89C51 单片机作为系统的智能控制器。 2.22.2 控制方案控制方案 计算机控制系统大致可分为直接数字控制系统，分布控制系统，操作指导控 制系统，监督控制系统。 2.2.12.2.1 数字控制系统（数字控制系统（DDCDDC 系统）系统） 直接数字控制系统 DDC（Direct Digital Contral）是单片机在工业控制中 应用最普通的一种方式。在这种方式中，单片机作为系统的一个组成部分或环节， 直接参与控制过程。一台单片机可以对多个被控参数进行巡回检测，并把检测结 果和给定值进行比较，再按事先约定的控制规律进行运算处理，然后通过 D/A 和 反多路开关控制执行机构动作，从而产生过程始终处于最佳状态。DDC 系统是闭 环系统。 DDC 系统的优点是灵活性大。在常规模拟调节器控制系统中，控制器一旦被选 定，其控制方法也就确定了，要改变控制方法就必须改变硬件，这往往难度较大。 而在 DDC 系统中由于微机代替了常规模拟调节器，因此要改变控制方法，只要改 变程序就可以实现了，无须对硬件线路做任何改动。另外，计算机计算能力强， 可以有效地实现较复杂的控制用来改善控制质量，提高经济效益，当控制回路较 多时，采用 DDC 系统比采用常规控制器控制系统要经济合算，因为一台微机可代 替多个模拟调节器。 2.2.22.2.2 分布式控制系统（分布式控制系统（DCSDCS 系统）系统） 分布式控制系统 DCS（Distributed Contral Systems）简称 DCS 系统，它实 际上是一个分级结构的计算机系统，是有一台或数台主计算机和若干单片机构成 的计算机系统，所以也叫主从结构或树形结构，单片机绝大部分时间都是在并行 工作的只是必要时才与主机通讯。该系统代替了原来的中小型计算机集中控制系 统，它具有以下特点： 1、可靠性高 分布式计算机控制系统能实现地理上和功能上分散的控制，使每台危机的任 务相应减少，功能更明确，组成也更简单，因此可靠性提高了。 2、速度快 分布式计算机控制系统各级并行工作，很多采样和控制功能都分散到各个子 环节中，仅在必要时才通过高速数据通道与监督计算机进行信息交换，因此减少 了数据集中串行处理时间，也减少了信息传递的次数，所以速度提高了。 3、结构灵活，易于扩展 分布式计算机控制系统采用的是模块化结构，即把任务相同的部分作成一个 模块，系统结构灵活，可大可小，便于操作、组装和调度，容易扩展。 4、设计、开发、维护简便 由于系统采用模块式结构，且具有自诊断和错误检测系统，所以设计、开发 及维护都很方便，并且能实现高级复杂规律控制。 2.2.32.2.3 操作指导控制系统操作指导控制系统 在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控 制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计 算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了 操作指导的作用。 该系统的优点是结构简单，控制灵活和安全可靠。缺点是要由人工进行操作， 操作速度受到人为的限制，并且不能控制多个回路。该系统常用在计算机控制系 统设计与调试阶段，进行数据检测、处理及试验新的控制程序等。 2.2.42.2.4 计算机监督控制系统（计算机监督控制系统（SCCSCC 系统）系统） SCC（Superbisory Computer Control）系统比 DDC 系统更接近生产变化的实 际情况，因为在 DCC 系统汇总计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能进 行在最佳状态，而 SCC 系统不仅可以进行给定值控制,并且还可以进行顺序控制、 最优控制以及自适应控制等，它是操作指导控制系统和 DDC 系统的综合与发展。 SCC 系统有两种形式：一种是 SCC+模拟调节器控制系统；另种是 SCC+DCC 控 制系统。 1、CC+模拟调节器控制系统 SCC 级微机的作用是收集检测信号及执行管理命令，然后按照一定的数学模型 计算后，给定值与检测到的被控参数进行比较，其偏差经模拟调节器计算后输出 控制量给执行机构，以使工作保持在最优状态，从而达到调节产生过程的目的。 当 SCC 微机出现故障时，可由模拟调节器独立完成操作。该系统形式适合于老企 业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，有实现了最佳给定值控制。 2、SCC+DDC 控制系统 这是两级计算机控制系统，一级为监督级、计算机的作用与 SCC+模拟调节器 控制系统的 SCC 计算机一样，进行分析、计算，并且给出最佳给定值；另一级是 直接数字控制 DDC 级，用来将给定值与测量值进行比较，其偏差有 DDC 计算机进 行数字控制运算，然后经 D/A 转换器和多路开关分别控制各个执行机构以及对生 产过程进行调节。当 DDC 级危机出现故障时，可有 SCC 级微机完成 DDC 的控制功 能，提高了系统的可靠性。 SCC+DDC 控制系统与 SCC+模拟调节器控制系统相比有许多优点，其控制规律 可以改变，使用更加灵活，而且一台 DDC 可以控制多个回路，使系统比较简单。 总之，虽然 SCC 系统比 DDC 系统有很多优越性，但由于生产过程的复杂性，有时 很难建立数学模型，所以 SCC 系统实现起来比较困难 2.2.52.2.5 确定方案确定方案 比较以上各种控制系统，在考虑到本设计的目标是要使供热公司对用户实现 高质量的供热服务，也就要求该控制系统可靠性高，速度快，结构灵活，易于扩 展而且要便于维修。综合以上要求，我选用分布式控制系统作为该设计的方案。 整个系统可以分布式结构，上位管理机最多可与 255 个供热站控制装置连接， 每一控制又可接 255 个温度巡测仪。 供热一般要保证用户室温为 182。由于各用户建筑面积、暖气片性能及保 温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的 平均温度从整体上反映了各个用户暖气片的平均温度，因此本系统采用控制供、 回水平均温度的方法来见解控制用户室温。控制原理框图见下图 图中 T0 表示室外大气温度 5min 内的平均值，TS 表示供、回水的温度的设定 值，T1 表示供水温度测量值，T2 表示回水温度测量值。 供、回水温度与室外大气温度应是一个反向变化的量，当大气温度降低时， 应增加供热量，反之则减少供热量。其近似关系式为： Ts = 18+ K（18-T0） 上式中 K 为供热系数。由于用户的热交换关系比较复杂，系统循环水泵的开 启台数又是一个变值，因此供热系数 K 应根据具体情况作适当调整。 供、回水的压力是热网安全运行的重要参数。供回水压力过高可能造成热水 管道及用户暖气片破裂：循环热水的流失会使水压力过低，有可能形成热水汽化， 引起热交换器的振动。 为此，采用自动补水的控制方案。控制逻辑为： （P1 < 595 kPa 且 P2 < 305 kPa） 或（P1 < 605 kPa 且 P2 605 kPa 或 P2 >305 kPa 停止补水 595kPa<P1<605kPa 且 295kPa<P2<305kPa 保持原状态 式中，P1 表示供水压力，P2 表示回水压力。 由于补水温度较低，有时补水动作还相当频繁，所以补水成为影响供、回水 温度的主扰动。为了及时克服补水造成的供水温度降低，提高调节品质，本系统 采取了以补水为前馈量的静态热量前馈措施，以热量平衡为基本出发点，保持补 水时供水温度不变。 2.2.62.2.6 补水前馈与热量计算补水前馈与热量计算 系统不补水时，供水流量 M1 等于回水流量 M2，此时瞬时供热量为： q1 =供水量 回水热量 =CpM2（T1-T2） 当系统处于补水状态时，供水流量 M1 等于回水流量 M2 与补水流量 M3 之和， 此时瞬时供、供热量为： q1 =供水量 回水热量 补水热量 =CpM2（T1-T2）+M3（T1-T3） 上式中，T1 为供水温度()，T2 问回水温度()，T3 为补水温度()，Cp 为水的定压质量比热。因为 P 和 T 都不太高，为简化计算，取 Cp=4.1868（MJ/T） ，流量单位为 t/h,热量单位为 MJ。 比较以上两式可以看出，如果要保持补水前后供热温度 T1 不变，需要在开启 补水泵的同时，加大蒸汽投放量，多提供：q3=q1-q2=CpM3(T1-T3)的热量。 新增热量占原供热量的比例为： q3/q1 = M3(T1 T3) / M2 (T1 T2) 供水热量是由供热蒸汽提供的，蒸汽热量与蒸汽流量基本上成正比关系，所 以下式成立： Q / Q = q3 / q1 式中，Q 为蒸汽流量增量，与热水新增热量 q3 为对应；Q 为原蒸汽流量， 与原热水热量 q1 对应。 共热蒸汽采用对数阀进行调节。假设调节阀为理想流量特性，以补水为前馈 量，保持供水温度不变时，阀门相对开度的增量为： 1/L =（1/LnR）Ln(1=q3/q1) 式中，1/L 表示阀门相对开度，R 表示阀门理想可调比。 考虑到系统实际运行情况的复杂性，阀门实际相对开度的增量比上式计算略 小为宜。 系统的瞬时供热量，分补水和不补水两种情况，分别按 q1 式和 q2 式计算。 对瞬时供热量进行累计，就得出供热总量。 第三章第三章 硬件设计硬件设计 3.13.1 CUPCUP AT89C51 单片机是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能的 8 位 CMOS 单片机。 其片内含 4K 字节的可反复擦写的只读存储器（EPROM） ，128 字节的随机存取数据 存储器（RAM） 。器件采用 ATMEL 公司高密度、非易失性存储器技术生产、并兼容 标准 MCS-51 指令系统，片内置有通用的 8 位 CPU 和 Flash 存储单元。可灵活运用 于各种控制领域，且其性价比较高。 AT89C51 芯片引脚图 AT89C51AT89C51 单片机的主要性能参数：单片机的主要性能参数： 与 MCS-51 系列产品指令系统完全兼容； 4K 字节的可重复擦写的 FLASH 存储器； 存储器可循环写入/擦写 10000 次； 全静态操作：0Hz-16MHz； 三级加密程序存储器； 内部有 128 字节的 RAM； 32 个可编程的 I/O 口线； 2 个 16 位的定时/计数器； 可编程串行 URAT 通道； 空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容； 功能特性概述：功能特性概述： AT89C51 单片机提供以下标准功能：4K 字节的 Flash 存储器、128 字节的内部 RAM、32 个 I/O 口线、2 个 16 位的定时/计数器、1 个全双工串行通信口、片内振 荡器和时钟电路。同时，AT89C51 单片机可降置 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两 种软件可选的节电模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM、定时/计数器、 串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工 作并禁止其他所有的工作，直到下一个硬件复位。 89C51 的内部结构 引脚说明：引脚说明： Vcc:电源引脚； GND:地； P0 口（P0.0-P0.7）：是一组 8 位的开漏双向 I/O 口，即地址/数据总线复 用口。作为输出口使用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对 断口写“1”可作为高阻抗输入端来使用。 在访问外部的数据存储器或程序存储器时，这组线分时转换地址（低 8 位） 和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash 编程时，P0 口接受指令字节；在程序校验时，输出指令字节。在校 验时，要求外接上拉电阻。 P1 口（P1.0-P1.7）: 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I