【正文】 …………………………27 硬件措施 …………………………………………………………………………………27 模擬量輸入回路抗干擾措施 …………………………………………………27 長(zhǎng)線傳輸?shù)目骨_措施 …………………………………………………………27 軟件措施 …………………………………………………………………………………27 插入 NOP 指令 ……………………………………………………………………28 設(shè)置軟 件陷阱 ……………………………………………………………………28 設(shè)置看門狗 ………………………………………………………………………28 某某 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 結(jié)論與展望 ………………………………………………………………………………… 29 致謝 …………………………………………………………………………………………30 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………31 附錄 A 硬件電路圖 ………………………………………………………………………32 附錄 B 程序源代碼 …………………………… …………………………………………33 附錄 C 外文文獻(xiàn) …………………………………………………………………………36 附錄 D 外文文獻(xiàn)中文翻譯 ………………………………………………………………40 附錄 E 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要 ……………………………………………………43 李四 ：基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 插圖清單 圖 21 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)圖 …………………………………………………… … 5 圖 31 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 ……………………………………………………… ………7 圖 32 AT89C51 引腳圖 ……………………………………………………………8 圖 33 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ………………………………………………………11 圖 34 ADC0809 引腳圖 …………………………………………………………12 圖 35 ADC0808/0809 工作時(shí)序 …………………………………………………14 圖 36 共陰極數(shù)碼管原理圖與實(shí)物圖 ……………………………………………15 圖 41 霍爾元件的基本電路 ………………………………………………………16 圖 42 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置 ………………………………………………………1 6 圖 43 放大器原理圖 ………………………………………………………………1 7 圖 44 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 ………………………………………………………………18 圖 45 復(fù)位電路 ………………………………………………………………………1 8 圖 46 A/D接口電路 ………………………………………………………………… 19 圖 47 LED接口電路 ………………………………………………………………21 圖 48 報(bào)警電路 … …………………………………………………………………2 1 圖 51 程序結(jié)構(gòu)圖 …………………………………………………………………2 2 圖 52 主程序流程圖 …………………………………………………………………2 3 圖 53 A/D 轉(zhuǎn)換程序及流程圖 ……………………………………………………2 4 圖 5 4 顯示程序及流程圖 ………………………………………………… 25 圖 55 報(bào)警程序及流程圖 …………………………………………………………2 6 圖 61 RC 濾波電路 …………………………………………… …………………2 7 某某 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 表格清單 表 31 P3 口各位的第二功能 …… … …………………………………………………………9 表 32 VST 和 D1D0 的關(guān)系 …………………………………………………………11 表 3 3 地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系 ……………………………………………13 表 34 八段 LED 數(shù)碼顯示管字型碼表 …………………………………………15 李四 ：基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 引言 流量是現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量過程中的一個(gè)重要參數(shù)，人類對(duì) 流體的測(cè)量具有悠久的歷史。流量檢測(cè)的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)，古羅馬凱撒時(shí)代已采用孔板測(cè)量居民的飲用水水量；公元前 1000 年左右古埃及用堰法測(cè)量古尼羅河的流量；我國(guó)著名的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀察水量大小等等。流量?jī)x表應(yīng)用范圍很廣，在工業(yè)生產(chǎn)、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)工程、交通運(yùn)輸、生物技術(shù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域都有涉及。 為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計(jì)相繼問世，投入使用的類型有上百種。根據(jù)其測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)原理大致分為差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、容積式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、科里奧利質(zhì) 量流量計(jì)、超聲流量計(jì)、插入式流量計(jì)等。 20 世紀(jì)隨著各領(lǐng)域?qū)α髁繙y(cè)量需求的牽引，使得流量計(jì)得到快速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為流量計(jì)的制造技術(shù)提供各種新型的元器件，進(jìn)一步推動(dòng)了流量計(jì)從機(jī)械式向智能化、模塊化發(fā)展。新技術(shù)、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發(fā)應(yīng)用，使得流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度越來越高，流量的測(cè)量范圍越來越廣。同時(shí)流量計(jì)對(duì)測(cè)量介質(zhì)的要求在降低，適用范圍也越來越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。 本 設(shè)計(jì)中，將基于單片機(jī)的技術(shù)，進(jìn)行 一款可對(duì)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并具有上下限報(bào)警功能的渦輪流量計(jì) 的設(shè)計(jì) ， 該產(chǎn)品 可 實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)天然氣的流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)。 某某 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 1章 緒論 選題的背景和意義 流量就是在單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的量。這個(gè)量用流體的體積來表示，稱為瞬時(shí)體積流量，簡(jiǎn)稱體積流量；用流量的質(zhì)量來表示稱為瞬時(shí)質(zhì)量流量，簡(jiǎn)稱質(zhì)量流量。這一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值稱為累積流量。 對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)的流體的流量進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)稱為流量計(jì)量。流量測(cè)量的流體是多樣化的，如測(cè)量對(duì)象有氣體、液體、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測(cè)量準(zhǔn)確度也各不相同。 因此，流量測(cè)量的任務(wù)就是根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類、流動(dòng)狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等測(cè)量條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量量值的正確傳遞。 流量的測(cè)量在熱電生產(chǎn)、石油化工、食品衛(wèi)生等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為氣體流量的精確測(cè)量提供了新的手段。充分利用單片機(jī)豐富的硬件資源，配以適當(dāng)?shù)臋z測(cè)接口電路，可精確測(cè)量由渦街流量傳感器或電磁流量傳感器輸出的代表流量大小的脈沖信號(hào)，以及氣體在當(dāng)?shù)貭顟B(tài)下的壓力、溫度等模擬電壓信號(hào)。由軟件計(jì)算出流量，以簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高可靠性、高精度、多功能的氣體流量檢測(cè)系統(tǒng)。 工業(yè)生產(chǎn)中過程控制是流量測(cè)量與儀表應(yīng)用的一大領(lǐng)域，流量與溫度、壓力和物位一起統(tǒng)稱為過程控制中的四大參數(shù)，人們通過這些參數(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制。對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。 通過對(duì)本課題的研究，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已學(xué)課程的基本知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)工作，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測(cè)。 對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量 、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。流量的檢測(cè)和控制在化工、能源電力、冶金、石油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。人們?yōu)榱丝刂拼髿馕廴?，必須?duì)污染大氣的煙氣以及其他溫室氣體排放量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；廢液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人們必須對(duì)廢液和污水進(jìn)行處理，對(duì)排放量進(jìn)行控制。于是數(shù)以百萬計(jì)的煙氣排放點(diǎn)和污水排放口都成了流量測(cè)量對(duì)象。同時(shí)在科學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域，需要大量的流量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真與試驗(yàn)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 17 世紀(jì)托里拆利奠定差壓式流量計(jì)的理論基礎(chǔ)，這是流量測(cè)量的里程碑。自那以后，1 19 世紀(jì)流量測(cè)量的許多類型儀表的雛形開始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計(jì)等。 20 世紀(jì)由于過程工業(yè)、能量計(jì)量、城市公用事業(yè)對(duì)流量測(cè)量的需求急劇增長(zhǎng)，才促使儀表迅速發(fā)展，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動(dòng)儀表更新?lián)Q代，新型流量計(jì)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今，據(jù)稱已有上百種流量計(jì)投向市場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)使用中許多棘手的難題可望獲得解決。 我國(guó)近代流量測(cè)量技術(shù)發(fā)展比較晚，早起所需的流量?jī)x表均從國(guó)外進(jìn)口。中國(guó)流量?jī)x表制造業(yè)從上世紀(jì) 30年代中期以儀表修配開始，到解放前后在上海、天津等沿海 地區(qū)形成了現(xiàn)代流量?jī)x表的民族工業(yè)。到改革開放前，經(jīng)歷了仿制、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、自行研究開發(fā)過程，目前已近初具規(guī)模，基本上能滿足中等水平流量?jī)x表的需要。改革開放以來又李四 ：基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)歷了技術(shù)引進(jìn)，與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)企業(yè)合資、合作，儀表性能和水平有了很大提高。近年國(guó)際主流企業(yè)紛紛在中國(guó)建立生產(chǎn)基地，既增強(qiáng)了研發(fā)能力也增添了競(jìng)爭(zhēng)因素，現(xiàn)在我國(guó)流量計(jì)產(chǎn)品已很全面，基本覆蓋所有行業(yè)，滿足各行業(yè)產(chǎn)生需要，技術(shù)革新較快，但在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上仍然有很大提高的空間。 流量顯示儀表的發(fā)展經(jīng)過了機(jī)械運(yùn)算記錄圖表式，模擬運(yùn)算機(jī)械計(jì)數(shù)式，簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算數(shù)顯示和 微處理器運(yùn)算及多功能數(shù)字顯示四個(gè)過程。自從單片機(jī)出現(xiàn)后，各種各樣的智能流量顯示儀不斷出現(xiàn)，取代了原有的傳統(tǒng)的機(jī)械式或者純模擬、數(shù)字電路構(gòu)成的流量顯示儀。智能流里顯示儀以單片機(jī)為核心可以進(jìn)行各種流最計(jì)算、累加、顯示等功能。流量顯示儀具有使用方便、工作可靠、可進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)。從上世紀(jì) 80年代以來，各種智能流量顯示儀就不斷出現(xiàn)，功能也不斷拓展、完善。智能流量顯示儀正朝著低功耗、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能方向發(fā)展。具體來說，智能流量顯示儀可以實(shí)現(xiàn)流量及其它信號(hào)的采集、流量計(jì)算累加及補(bǔ)償計(jì)算、數(shù)據(jù)示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳愉及打 印等功能。根據(jù)用戶的不同需要，開發(fā)人員可以設(shè)計(jì)出具有不同功能的智能流量顯示儀，軟件編程非常靈活。 研究?jī)?nèi)容及需解決的問題 本文主要研究的是基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)天然氣的流量的檢測(cè)，并將流量值實(shí)時(shí)顯示在 LED 數(shù)碼管上，且如果流量值超過上下限范圍，即調(diào)用報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。 本文詳細(xì)論述了該設(shè)計(jì)的具體方案，主要解決系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。其中硬件電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、流量傳感器的設(shè)計(jì)、放大器的設(shè)計(jì)、 AD 轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)、 LED 顯示接口設(shè)計(jì)、報(bào)警 器設(shè)計(jì)等，軟件設(shè)計(jì)包括主程序、信號(hào)采集與 AD 轉(zhuǎn)換程序、顯示程序及報(bào)警程序。由于實(shí)際應(yīng)用中傳感器輸出的信號(hào)比較微弱，易受到內(nèi)部干擾及外部干擾的影響，所以在設(shè)計(jì)結(jié)尾描述了一些抗干擾措施。 一個(gè)產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)是復(fù)雜與艱巨的，設(shè)計(jì)的好壞直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的效率和安全。在設(shè)計(jì)過程中的遇到的每個(gè)難點(diǎn)都得一一克服，而本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于如何設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行的流量傳感器，各芯片的如何應(yīng)用與合理搭接，而軟件的編寫如何簡(jiǎn)潔無誤也是一個(gè)難點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中不斷克服改進(jìn)，力求方案的可行性。 某某 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 2 章 流量傳感器 流 量計(jì)分類 流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多 ,分類方法也很多。至今為止 ,可供工業(yè)用的流量?jī)x表種類達(dá) 60 種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量?jī)x表。 這 60 多種流量?jī)x表 ,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性 ,也都有它的局限性。按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類 。按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量 ,其儀表分別稱作總量表和流量計(jì)。 總量表測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流量 ,是以短暫時(shí)間內(nèi)流過的總量除以該時(shí)間的商來表示 ,實(shí)際上流量計(jì)通 常亦備有累積流量裝置 ,做總量表使用 ,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此 ,以嚴(yán)格意義來分流量計(jì)和總量表已無實(shí)際意義。 按照目前最流行、最廣泛的分類法 ,即分為 :容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)中的渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)、探針式流量計(jì)，以下分別闡述各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 。 渦輪流量計(jì) , 是速度式流量計(jì)中的主要種類 , 它采用多葉片的轉(zhuǎn)子 (渦輪 ) 感受流體平均流速 , 從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一 般它由傳感器和