【正文】 ....................... 20 通訊接口的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 22 鍵盤(pán)接口的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 22 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 本章小結(jié) .......................................................................................................... 23 第 5 章 單片機(jī)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ............................................................................... 24 編譯環(huán)境概述 .................................................................................................. 24 主程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 24 顯示程序設(shè)計(jì) .................................................................................................. 25 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì) .................................................................................................. 25 RS232 接口程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 26 本章小結(jié) .......................................................................................................... 27 結(jié)論 ............................................................................................................................. 28 致謝 ............................................................................................................................. 29 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 30 附錄 A ......................................................................................................................... 31 附錄 B ......................................................................................................................... 35 附錄 C ......................................................................................................................... 38 附錄 D ......................................................................................................................... 39 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 本文的目的和意義 計(jì)量 是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。流量 的 計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好這一工作，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用。特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度愈來(lái)愈高的當(dāng)今時(shí)代，流量計(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。 微小流量的智能檢測(cè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，能夠解決過(guò)程控制、生產(chǎn)科研中的很多問(wèn)題。但是目前國(guó)內(nèi)由于技術(shù)方面的限制，在微小流量測(cè)量領(lǐng)域，特別是對(duì)具有腐蝕性、粘稠性微小流量信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)手段還很不完善，基 本屬于空白。如果能夠解決這些小流量測(cè)量方面的問(wèn)題并制造出產(chǎn)品，就能夠縮短與國(guó)際同行之間的差距，為我國(guó)的科技振興 做 出貢獻(xiàn)。 由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，流量測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。從被測(cè)流體來(lái)說(shuō)，包括氣體、液體和混合流體這三種具有不同物理特性的流體；從測(cè)量流 體流量時(shí)的條件來(lái)說(shuō)，又是多種多樣的，如測(cè)量時(shí)的溫度可以從高溫到 低溫，測(cè)量時(shí)的壓力可以從高壓到低壓；被測(cè)流量的大小可以從微小流量到大流量；被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)可以是層流、紊流等等。此外就液體而言，還存在粘度大小 不 同等情況。因此，為準(zhǔn)確的測(cè)量流量，就必須研究不同流體在不 同條件下的流量測(cè)量方法，并提供相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表。這是流量計(jì)量的主要工作之一。由于被測(cè)流體的特性如此復(fù)雜，測(cè)量條件又各不相同，從而產(chǎn)生了各種不同的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x表。 對(duì)流體流量的檢測(cè)可以用差壓流量計(jì)、電磁流量計(jì)、容積流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、超聲流量計(jì)或者渦街流量計(jì)等。差壓流量計(jì)應(yīng)用范圍廣，但需要導(dǎo)壓管，易泄漏。電磁流量計(jì)的計(jì)量精度高，但零點(diǎn)穩(wěn)定性差。容積流量計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積龐大。質(zhì)量流量計(jì)主要用于質(zhì)量流量的檢測(cè)。而渦街流量計(jì)精度較高，一般為測(cè)量值的177。%~177。%；測(cè)量范圍寬，可達(dá) 10： 1 或 20： 1；壓力損失小；輸出脈沖信號(hào)的頻率與流量成正比；無(wú)零點(diǎn)漂移；在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)頻率不受流體物理性質(zhì) (密度、粘度 )和組份的影響，即儀表常數(shù)僅與漩渦發(fā)生體和管道的形狀尺寸有關(guān)；儀表適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，我們選擇了渦街流量計(jì)進(jìn)行研究。 借助現(xiàn)在發(fā)展比較成熟的壓力傳感器得到與流體的流量相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過(guò)放大、整形及模數(shù)轉(zhuǎn)換送單片機(jī)處理，得到信號(hào)的頻率值，再在壓力傳感器信號(hào)提供的輔助信息的幫助下，通過(guò)補(bǔ)償?shù)却胧玫阶罱K的流量值。我們要做的就是如何將壓力傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行處理 ，然后送到單片機(jī)，進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理，得到所需的結(jié)果。 流量檢測(cè)儀表的現(xiàn)狀 目前國(guó)外投入使用的流量計(jì)有 100 多種，隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、管道化的發(fā)展，流量?jī)x表在整個(gè)儀表生產(chǎn)中所占比重越來(lái)越大。據(jù)國(guó)外資料表明，在不同的工業(yè)部門(mén) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 中所使用的流量?jī)x表占整個(gè)儀表總數(shù)的 15~30%。隨著儀表智能化技術(shù)的發(fā)展，流量?jī)x表的發(fā)展非常迅猛。盡管如此，由于流量測(cè)量技術(shù)的復(fù)雜化，以及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展給流量計(jì)量提出更新更高的要求，流量計(jì)量的現(xiàn)況遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，還有大量的流量計(jì)量技術(shù)問(wèn)題有待進(jìn)一步研究解決。流量?jī)x表的品種 、規(guī)格、準(zhǔn)確度和可靠性尚不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。特別對(duì)腐蝕性流體、臟污流體、高粘性流體、多相流體、微小流量等的檢測(cè)，市場(chǎng)產(chǎn)品有待進(jìn)一步發(fā)展更有效的測(cè)量手段 。 目前國(guó)內(nèi)已形成了相當(dāng)規(guī)模的開(kāi)發(fā)和制造流量?jī)x表行業(yè) ， 我國(guó)現(xiàn)有各類(lèi)儀器儀表企業(yè) 6 千多家，儀器儀表已經(jīng)形成門(mén)類(lèi)品種比較齊全，具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國(guó)。產(chǎn)品在微型化、集成化、智能化、總線(xiàn)化等發(fā)展方向上緊跟國(guó)際發(fā)展的步伐。但我國(guó)儀器儀表產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術(shù)水平，而且可靠性、穩(wěn)定性等關(guān)鍵性指標(biāo)尚未全部達(dá)到要求。 高檔、大型儀器設(shè)備幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。 近年來(lái)，我國(guó)廣大科技工作者借鑒國(guó)外一些先進(jìn)的自動(dòng)計(jì)量技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行改進(jìn)，將先進(jìn)的傳感器技術(shù)與微電腦技術(shù)引入到流量計(jì)中，使得流量計(jì)向多功能、高精度、易安裝、高性?xún)r(jià)比、便于集散控制的方向跨進(jìn)了一步。但目前與國(guó)外同行相比，我國(guó)流量?jī)x表仍存在很大差距 ： 產(chǎn) 品種類(lèi)系列不全；產(chǎn)品性能指標(biāo)低；高技術(shù)產(chǎn)品少等等， 在國(guó)際上處于落后地位，不符合流量?jī)x表未來(lái)發(fā)展方向。所有這些給我國(guó)科技工作者提出了要求 ： 制出性能更強(qiáng)、更加符合生產(chǎn)需要的流量測(cè)量系統(tǒng)，迎頭趕上國(guó)際先進(jìn)水平 在流量測(cè)量?jī)x表的 市場(chǎng)中，占比例最大的是差壓流量計(jì) (占 28%)，其次是電磁流量計(jì) (占 19%)、容積流量計(jì) (占 17%)、超聲流量計(jì) (占 4%)、渦街流量計(jì) (占 4%)、質(zhì)量流量計(jì) (占 %)。近年來(lái)，渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和超聲流量計(jì)的增長(zhǎng) 速度 較快。 流量檢測(cè)技術(shù)種類(lèi)和特點(diǎn) 常見(jiàn)的流量測(cè)量方法有 渦街 流量測(cè)量方法、差壓式流量測(cè)量方法、浮子流量測(cè)量方法、渦輪流量測(cè)量方法、電磁流量測(cè)量方法、容積式流量測(cè)量方法、質(zhì)量流量測(cè)量方法和 超聲 流量測(cè)量方法。下面對(duì)幾種常見(jiàn)的流量測(cè)量方法 進(jìn)行 簡(jiǎn)要的介紹。 渦街測(cè)量方法 渦街測(cè)量方法是在流體中安放一 個(gè) 非流線(xiàn)型 漩渦 發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的 漩 渦。 渦街流量計(jì)就是根據(jù)渦街測(cè)量方法設(shè)計(jì)的。它按頻率檢出方式可分為 ： 應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。 這種測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固 ； 2． 適用流體種類(lèi)多 ； 3． 精度較高 ； 4． 范圍寬 ； 5． 壓損小。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量 ； 2． 需較長(zhǎng)直管段 ； 3． 儀表系數(shù)較低 (與渦輪流量計(jì)相比 )； 4． 儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。 采用這 種測(cè)量方法制造的渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類(lèi)流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類(lèi)流量計(jì)。 差壓測(cè)量方法 差壓測(cè)量方法是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的。 差壓式流量計(jì)就是按照差壓測(cè)量方法設(shè)計(jì)的流量測(cè)量?jī)x表，差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為 ： 水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式等。 差壓式流量計(jì)是一類(lèi)應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類(lèi)流量?jī)x表中其使用量占居首位，在各工業(yè)部門(mén)的用量約占流量計(jì)全部用量的 1/4~1/3。 這種測(cè)量 方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng) ； 2． 應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無(wú)任何一類(lèi)流量計(jì)可與之相比擬 ； 3． 檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠(chǎng)家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 測(cè)量精度普遍偏低 ； 2． 范圍 窄，一般僅 3： 1~ 4： l； 3． 現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高 ； 4． 壓損大 (指孔板、噴嘴等 )。 這種測(cè)量方法制造的差壓式流量計(jì)在封閉管道的流量測(cè)量中對(duì)環(huán)境適應(yīng)性非常強(qiáng)，各種對(duì)象都有應(yīng)用，如流體方面 ： 單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等 ； 工作狀態(tài)方面 ： 常壓、高壓 、真空、常溫、高溫、低溫等 ； 管徑方面 ： 從幾 mm 到幾 m； 流動(dòng)條件方面 ： 亞音速、音速、脈動(dòng)流等。 電磁測(cè)量方法 電磁測(cè)量方法是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，針對(duì)具有導(dǎo)電性液體的流量測(cè)量方法。 電磁流量計(jì)就是根據(jù)電磁測(cè)量方法設(shè)計(jì)的。它有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問(wèn)題，如臟污流 、 腐蝕流的測(cè)量。 70、 80 年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類(lèi)流量計(jì)，在流量?jī)x表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。 這種測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ； 1． 測(cè)量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相 流體，如紙漿 、 泥漿 、 污水等 ； 2． 不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失，節(jié)能效果好 ； 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 3． 所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響 ； 4． 流量范圍大，口徑范圍寬 ； 5． 可應(yīng)用于腐蝕性流體。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品 ； 2． 不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體 ； 3． 不能用于較高溫度。 采用這種測(cè)量方法制造的電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程 ； 中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合，