【正文】 …………………………27 硬件措施 …………………………………………………………………………………27 模擬量輸入回路抗干擾措施 …………………………………………………27 長線傳輸?shù)目骨_措施 …………………………………………………………27 軟件措施 …………………………………………………………………………………27 插入 NOP 指令 ……………………………………………………………………28 設置軟 件陷阱 ……………………………………………………………………28 設置看門狗 ………………………………………………………………………28 某某 學畢業(yè)設計 （論文） 結(jié)論與展望 ………………………………………………………………………………… 29 致謝 …………………………………………………………………………………………30 參考文獻 ……………………………………………………………………………………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 …………………………………………………………………………36 附錄 D 外文文獻中文翻譯 ………………………………………………………………40 附錄 E 主要參考文獻的題錄及摘要 ……………………………………………………43 李四 ：基于單片機的流量檢測系統(tǒng)的設計 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 工作時序 …………………………………………………14 圖 36 共陰極數(shù)碼管原理圖與實物圖 ……………………………………………15 圖 41 霍爾元件的基本電路 ………………………………………………………16 圖 42 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設置 ………………………………………………………1 6 圖 43 放大器原理圖 ………………………………………………………………1 7 圖 44 系統(tǒng)時鐘電路 ………………………………………………………………18 圖 45 復位電路 ………………………………………………………………………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 報警程序及流程圖 …………………………………………………………2 6 圖 61 RC 濾波電路 …………………………………………… …………………2 7 某某 學畢業(yè)設計 （論文） 表格清單 表 31 P3 口各位的第二功能 …… … …………………………………………………………9 表 32 VST 和 D1D0 的關系 …………………………………………………………11 表 3 3 地址信號與選中通道的關系 ……………………………………………13 表 34 八段 LED 數(shù)碼顯示管字型碼表 …………………………………………15 李四 ：基于單片機的流量檢測系統(tǒng)的設計 引言 流量是現(xiàn)代工業(yè)測量過程中的一個重要參數(shù)，人類對 流體的測量具有悠久的歷史。流量檢測的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)，古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量；公元前 1000 年左右古埃及用堰法測量古尼羅河的流量；我國著名的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀察水量大小等等。流量儀表應用范圍很廣，在工業(yè)生產(chǎn)、能源計量、環(huán)境保護工程、交通運輸、生物技術、科學實驗領域都有涉及。 為了適應各種用途，各種類型的流量計相繼問世，投入使用的類型有上百種。根據(jù)其測量方法和結(jié)構(gòu)原理大致分為差壓式流量計、浮子流量計、容積式流量計、電磁流量計、渦街流量計、科里奧利質(zhì) 量流量計、超聲流量計、插入式流量計等。 20 世紀隨著各領域?qū)α髁繙y量需求的牽引，使得流量計得到快速發(fā)展，尤其是微電子技術的迅速發(fā)展，為流量計的制造技術提供各種新型的元器件，進一步推動了流量計從機械式向智能化、模塊化發(fā)展。新技術、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發(fā)應用，使得流量計的測量準確度越來越高，流量的測量范圍越來越廣。同時流量計對測量介質(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 設計中，將基于單片機的技術，進行 一款可對流量進行實時檢測，并具有上下限報警功能的渦輪流量計 的設計 ， 該產(chǎn)品 可 實現(xiàn)對管道內(nèi)天然氣的流量的實時檢測。 某某 學畢業(yè)設計 （論文） 第 1章 緒論 選題的背景和意義 流量就是在單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的量。這個量用流體的體積來表示，稱為瞬時體積流量，簡稱體積流量；用流量的質(zhì)量來表示稱為瞬時質(zhì)量流量，簡稱質(zhì)量流量。這一段時間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值稱為累積流量。 對在一定通道內(nèi)流動的流體的流量進行測量統(tǒng)稱為流量計量。流量測量的流體是多樣化的，如測量對象有氣體、液體、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測量準確度也各不相同。 因此，流量測量的任務就是根據(jù)測量目的，被測流體的種類、流動狀態(tài)、測量場所等測量條件，研究各種相應的測量方法，并保證流量量值的正確傳遞。 流量的測量在熱電生產(chǎn)、石油化工、食品衛(wèi)生等工業(yè)領域具有廣泛的應用。隨著傳感器技術，微電子技術、單片機技術的發(fā)展，為氣體流量的精確測量提供了新的手段。充分利用單片機豐富的硬件資源，配以適當?shù)臋z測接口電路，可精確測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，以及氣體在當?shù)貭顟B(tài)下的壓力、溫度等模擬電壓信號。由軟件計算出流量，以簡單的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一個高可靠性、高精度、多功能的氣體流量檢測系統(tǒng)。 工業(yè)生產(chǎn)中過程控制是流量測量與儀表應用的一大領域，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)對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制。對流體流量進行正確測量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全經(jīng)濟運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟效益、實現(xiàn)科學管理的基礎。 通過對本課題的研究，訓練綜合運用已學課程的基本知識，獨立進行單片機應用技術和開發(fā)工作，掌握單片機程序設計、調(diào)試和應用電路設計、分析及調(diào)試檢測。 對流體流量進行正確測量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全經(jīng)濟運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量 、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟效益、實現(xiàn)科學管理的基礎。流量的檢測和控制在化工、能源電力、冶金、石油等領域應用廣泛。人們?yōu)榱丝刂拼髿馕廴?，必須對污染大氣的煙氣以及其他溫室氣體排放量進行監(jiān)測；廢液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人們必須對廢液和污水進行處理，對排放量進行控制。于是數(shù)以百萬計的煙氣排放點和污水排放口都成了流量測量對象。同時在科學試驗領域，需要大量的流量控制系統(tǒng)進行仿真與試驗。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 17 世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎，這是流量測量的里程碑。自那以后，1 19 世紀流量測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、渦輪及靶式流量計等。 20 世紀由于過程工業(yè)、能量計量、城市公用事業(yè)對流量測量的需求急劇增長，才促使儀表迅速發(fā)展，微電子技術和計算機技術的飛躍發(fā)展極大地推動儀表更新?lián)Q代，新型流量計如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今，據(jù)稱已有上百種流量計投向市場，現(xiàn)場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。 我國近代流量測量技術發(fā)展比較晚，早起所需的流量儀表均從國外進口。中國流量儀表制造業(yè)從上世紀 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)代流量儀表的民族工業(yè)。到改革開放前，經(jīng)歷了仿制、統(tǒng)一設計、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儀表的需要。改革開放以來又李四 ：基于單片機的流量檢測系統(tǒng)的設計 經(jīng)歷了技術引進，與國際先進技術企業(yè)合資、合作，儀表性能和水平有了很大提高。近年國際主流企業(yè)紛紛在中國建立生產(chǎn)基地，既增強了研發(fā)能力也增添了競爭因素，現(xiàn)在我國流量計產(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)過了機械運算記錄圖表式，模擬運算機械計數(shù)式，簡單邏輯運算數(shù)顯示和 微處理器運算及多功能數(shù)字顯示四個過程。自從單片機出現(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為核心可以進行各種流最計算、累加、顯示等功能。流量顯示儀具有使用方便、工作可靠、可進行補償計算等優(yōu)點。從上世紀 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)絡化、多功能方向發(fā)展。具體來說，智能流量顯示儀可以實現(xiàn)流量及其它信號的采集、流量計算累加及補償計算、數(shù)據(jù)示、數(shù)據(jù)遠程傳愉及打 印等功能。根據(jù)用戶的不同需要，開發(fā)人員可以設計出具有不同功能的智能流量顯示儀，軟件編程非常靈活。 研究內(nèi)容及需解決的問題 本文主要研究的是基于單片機的流量檢測系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)對管道內(nèi)天然氣的流量的檢測，并將流量值實時顯示在 LED 數(shù)碼管上，且如果流量值超過上下限范圍，即調(diào)用報警系統(tǒng)，實現(xiàn)聲光報警。 本文詳細論述了該設計的具體方案，主要解決系統(tǒng)的總體設計，硬件電路的設計以及系統(tǒng)軟件的設計。其中硬件電路設計包括單片機最小系統(tǒng)、流量傳感器的設計、放大器的設計、 AD 轉(zhuǎn)換器接口設計、 LED 顯示接口設計、報警 器設計等，軟件設計包括主程序、信號采集與 AD 轉(zhuǎn)換程序、顯示程序及報警程序。由于實際應用中傳感器輸出的信號比較微弱，易受到內(nèi)部干擾及外部干擾的影響，所以在設計結(jié)尾描述了一些抗干擾措施。 一個產(chǎn)品的具體設計是復雜與艱巨的，設計的好壞直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的效率和安全。在設計過程中的遇到的每個難點都得一一克服，而本設計的難點在于如何設計簡單易行的流量傳感器，各芯片的如何應用與合理搭接，而軟件的編寫如何簡潔無誤也是一個難點，在實際設計中不斷克服改進，力求方案的可行性。 某某 學畢業(yè)設計 （論文） 第 2 章 流量傳感器 流 量計分類 流量測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)用的流量儀表種類達 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任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。 這 60 多種流量儀表 ,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性 ,也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類 。按測量目的又可分為總量測量和流量測量 ,其儀表分別稱作總量表和流量計。 總量表測量一段時間內(nèi)流過管道的流量 ,是以短暫時間內(nèi)流過的總量除以該時間的商來表示 ,實際上流量計通 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 ,以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。 按照目前最流行、最廣泛的分類法 ,即分為 :容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質(zhì)量流量計和插入式流量計、探針式流量計，以下分別闡述各種流量計的原理、特點、應用概況及國內(nèi)外的發(fā)展情況 。 渦輪流量計 , 是速度式流量計中的主要種類 , 它采用多葉片的轉(zhuǎn)子 (渦輪 ) 感受流體平均流速 , 從而推導出流量或總量的儀表。一 般它由傳感器和