【正文】 可 用 于 天 然 氣 等 氣 體 流 量 測 量 ， 傳 感 器 由 主 、 輔 雙 渦 輪組 成 ， 可 由 二 渦 輪 的 轉(zhuǎn) 速 差 自 動 校 正 流 量 特 性 的 變 化 。隨 著 計 算 機 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 和 普 及 ， 單 片 機 以 其 體 積 小 、 應(yīng) 用 靈 活 、 可 靠 性和 性 能 價 格 比 高 等 有 點 、 在 工 業(yè) 控 制 、 只 能 儀 器 儀 表 、 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 和 各 種 家 用電 器 等 諸 多 領(lǐng) 域 得 到 了 極 為 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 單 片 機 是 微 機 發(fā) 展 的 一 個 重 要的 分 支 ， 自 問 世 以 來 ， 性 能 不 斷 地 改 善 和 提 高 ， 加 之 單 片 機 具 有 集 成 度 高 、 功 能鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 7 頁強 、 速 度 快 、 體 積 小 、 功 耗 小 、 使 用 方 便 、 性 能 可 靠 、 價 格 便 宜 等 優(yōu) 點 ， 故 在 工業(yè) 控 制 、 數(shù) 據(jù) 采 集 和 處 理 、 通 信 系 統(tǒng) 、 家 用 電 器 等 領(lǐng) 域 的 應(yīng) 用 日 益 廣 泛 。隨 著 計 算 機 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 和 普 及 ， 單 片 機 以 其 體 積 小 、 應(yīng) 用 靈 活 、 可 靠 性和 性 能 價 格 比 高 等 有 點 、 在 工 業(yè) 控 制 、 只 能 儀 器 儀 表 、 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 和 各 種 家 用電 器 等 諸 多 領(lǐng) 域 得 到 了 極 為 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 通 常 所 說 的 單 片 機 都 是 通用 型 單 片 機 。 例 如 仙 童 公 司 生 產(chǎn) 的 F8 單 片 機 ， 只 包 括 了 8 位CPU、 64B 的 RAM 和 兩 個 并 行 口 。 典 型 產(chǎn) 品 是 Intel 公 司制 造 的 MCS48 系 列 單 片 機 ， 片 內(nèi) 集 成 了 8 位 CPU、 并 行 I/O 口 、 8 位 定 時 器 /計 數(shù) 器 、 RAM 和 ROM 等 。 片 內(nèi) 普 通 帶 有串 行 I/O 口 、 多 級 中 斷 系 統(tǒng) 、 16 位 定 時 器 /計 數(shù) 器 ， 片 內(nèi) ROM、 RAM 容 量 加 大 ，尋 址 范 圍 可 達(dá) 64KB， 有 的 片 內(nèi) 還 帶 有 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 。 32位 單 片 機 除 了 更 高 的 集 成 度 外 ， 其 主 振 已 達(dá) 20MHz,使 32 位 單 片 機 的 數(shù) 據(jù) 處 理速 度 比 16 位 單 片 機 增 快 許 多 ， 性 能 比 8 位 、 16 位 單 片 機 更 加 優(yōu) 越 。 這 說 明 8 位 單 片 機 將 在今 后 若 干 年 后 仍 是 工 業(yè) 檢 測 、 控 制 應(yīng) 用 的 主 角 。（ 4） 性 能 價 格 比 高 由 于 單 片 機 功 能 強 、 價 格 便 宜 ， 其 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 印 制 電 路 板 小 ， 所 接 插 件 少 ，安 裝 調(diào) 試 簡 單 ， 使 單 片 機 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 性 能 價 格 比 高 于 一 般 的 微 型 計 算 機 系 統(tǒng) 單 片 機 的 應(yīng) 用單 片 機 以 其 卓 越 的 性 能 、 很 高 的 性 能 價 格 比 ， 使 其 在 許 多 領(lǐng) 域 都 得 到 了 廣 泛應(yīng) 用 。 單 片 機 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 有 以下 幾 個 方 面 ：（ 1） 在 智 能 儀 器 儀 表 上 的 應(yīng) 用 　 　 單 片 機 具 有 體 積 小 、 功 耗 低 、 控 制 功能 強 、 擴 展 靈 活 、 微 型 化 和 使 用 方 便 等 優(yōu) 點 ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 儀 器 儀 表 中 ， 結(jié) 合 不 同類 型 的 傳 感 器 ， 可 實 現(xiàn) 諸 如 電 壓 、 功 率 、 頻 率 、 濕 度 、 溫 度 、 流 量 、 速 度 、 厚 度 、角 度 、 長 度 、 硬 度 、 元 素 、 壓 力 等 物 理 量 的 測 量 。（ 3） 在 家 用 電 器 中 的 應(yīng) 用 　 　 可 以 這 樣 說 ， 現(xiàn) 在 的 家 用 電 器 基 本 上 都 采用 了 單 片 機 控 制 ， 從 電 飯 褒 、 洗 衣 機 、 電 冰 箱 、 空 調(diào) 機 、 彩 電 、 其 他 音 響 視 頻 器材 、 再 到 電 子 秤 量 設(shè) 備 ， 五 花 八 門 ， 無 所 不 在 。 如 ： 音 樂 信 號 以 數(shù) 字 的 形 式 存 于 存 儲 器 中 （ 類 似 于 ROM） ， 由 微 控 制 器 讀出 ， 轉(zhuǎn) 化 為 模 擬 音 樂 電 信 號 （ 類 似 于 聲 卡 ） 。 用 戶 的 輸 入 信 號 是 何 種 類 型 及 分 度 號 都 由 鍵 盤 輸 入 。 根 據(jù) 電 磁 感 應(yīng) 原 理 ，在 線 圈 內(nèi) 將 感 應(yīng) 出 脈 動 的 電 勢 信 號 ， 此 脈 動 信 號 的 頻 率 與 被 測 流 體 的 流 量 成 正 比 ，k 是 渦 輪 傳 感 器 的 重 要 特 性 參 數(shù) 。 渦 輪 傳 感 器 輸 出 的 脈 沖 信 號 ， 經(jīng) 前 置 放 大 器 放 大后 ， 送 入 顯 示 儀 表 ， 就 可 以 實 現(xiàn) 流 量 的 測 量 。 、3)渦 輪 亦 稱 葉 輪 ， 是 傳 感 器 的 檢 測 部 件 ， 它 由 高 導(dǎo) 磁 性 材 料 制 成 。永 久 磁 鐵 對 葉 片 有 吸 引 力 ， 產(chǎn) 生 磁 阻 力 矩 ， 小 口 徑 傳 感 器 在 小 流 量 時 ， 磁 阻 力 矩在 諸 阻 力 矩 中 成 為 主 要 項 ， 為 此 將 永 久 磁 鋼 分 為 大 小 兩 種 規(guī) 格 ， 小 口 徑 配 小 規(guī) 格以 降 低 磁 阻 力 矩 。 因 此 ， 如 何 找 出 一 種 既 方 便 ， 又 能 滿 足 實 際 功 能 要 求 的 數(shù) 據(jù) 處 理方 法 ， 就 是 這 一 節(jié) 所 要 解 決 的 問 題 。鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 15 頁諸 如 此 類 的 問 題 ， 在 模 擬 儀 表 及 測 量 系 統(tǒng) 中 ， 解 決 起 來 相 當(dāng) 麻 煩 ， 有 時 甚 至是 不 可 能 解 決 的 。 線 性 插 值 法 是 代 數(shù)插 值 法 中 最 簡 單 的 形 式 。01x?或g(x)= y0 + y1 （ 34）?01x??10x?? 式 （ 33） 為 點 斜 式 直 線 方 程 ， 式 （ 34） 為 兩 點 式 直 線 方 程 。最 常 用 的 是 線 性 插 值 和 拋 物 線 插 值 。（ 2） 將 上 述 曲 線 進(jìn) 行 分 段 ， 選 取 各 插 值 基 點 。 這 種 方 法 的 主 要 優(yōu) 點 是 使xi+1 xi 為 常 數(shù) ， 從 而 簡 化 計 算 過 程 。這 種 方 法 的 特 點 是 函 數(shù) 基 點 的 分 段 不 是 等 距 的 ， 而 是 根 據(jù) 函 數(shù) 曲 線 形 狀 的 變化 率 的 大 小 來 修 正 插 值 點 間 的 距 離 。（ 4） 根 據(jù) Pn(x)編 寫 出 匯 編 語 言 應(yīng) 用 程 序 。 然 后 ， 轉(zhuǎn) 到 相 應(yīng)段 逼 近 公 式 進(jìn) 行 計 算 。為 了 只 用 函 數(shù) 值 本 身 ， 并 在 盡 可 能 低 的 次 數(shù) 下 達(dá) 到 較 高 的 精 度 ， 可 以 采 用 樣 條 插值 法 。 下 面 以 分段 線 性 插 值 法 求 解 。12)。 為 了 讀 取 鍵 盤給 定 值 及 檢 測 和 控 制 ， 專 門 擴 展 一 個 8155 可 編 程 接 口 及 程 序 存 儲 器EPROM2732。(1)主 電 源 引 腳 VCC和 VSS VCC——（ 40 腳 ） 接 +5V 電 壓 ；VSS——（ 20 腳 ） 接 地 。XTAL2（ 18 腳 ） :接 外 晶 體 的 另 一 端 。 推 薦 在 此 引 腳 與 VSS引 腳 之 間 連 接 一 個 約 的 下 拉 電阻 ， 與 VCC引 腳 之 間 連 接 一 個 約 10μ F 的 電 容 ， 以 保 證 可 靠 地 復(fù) 位 。 然 而 要 注 意 的 是 ， 每 當(dāng) 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 ，將 跳 過 一 個 ALE 脈 沖 。 但 在 此 期間 ， 每 當(dāng) 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 ， 這 兩 次 有 效 的 PSEN 信 號 將 不 出 現(xiàn) 。 對 于 常 用 的 8031 來 說 ， 無內(nèi) 部 程 序 存 儲 器 ， 所 以 EA 腳 必 須 常 接 地 ， 這 樣 才 能 只 選 擇 外 部 程 序 存 儲 器 。 P1 口 能 驅(qū) 動 （ 吸 收 或輸 出 電 流 ） 4 個 LS 型 的 TTL 負(fù) 載 。 在 訪 問 外 部 存 儲 器 時 ，它 可 以 作 為 擴 展 電 路 高 8 位 地 址 總 線 送 出 高 8 位 地 址 。 P3 能 驅(qū) 動 （ 吸 收 或 輸 出 電 流 ） 4 個LS 型 的 TTL 負(fù) 載 。 如 圖 41 由 于 渦 輪鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 22 頁流 量 計 傳 感 器 的 大 小 受 公 共 汽 車 發(fā) 動 機 輸 油 管 徑 的 大 小 的 限 制 ， 在 設(shè) 計 渦 輪 流 量計 傳 感 器 的 殼 體 時 ， 渦 輪 流 量 傳 感 器 的 殼 體 的 內(nèi) 徑 要 與 之 相 適 應(yīng) 根 據(jù) 現(xiàn) 在 發(fā) 動 機的 輸 油 管 的 實 際 情 況 本 文 取 殼 體 的 內(nèi) 徑 為 12， 從 而 能 夠 滿 足 流 體 流 量 的 要 求 。 同 樣 ， 由 于 殼 體 管 徑 的 限 制 ，葉 輪 的 最 大 的 外 徑 也 限 制 在 了 12mm 上 。 矩 陣 式 鍵 盤 接 口 技 術(shù)鍵 盤 是 由 若 干 個 按 鍵 組 成 的 開 關(guān) 矩 陣 ， 它 是 最 簡 單 的 單 片 機 輸 入 設(shè) 備 ， 操 作員 可 以 通 過 鍵 盤 輸 入 數(shù) 據(jù) 或 命 令 ， 實 現(xiàn) 簡 單 的 人 機 通 信 。 導(dǎo) 向 體 的 設(shè) 計 要 和殼 體 緊 密 配 合 ， 但 其 最 重 要 的 是 要 保 持 和 殼 體 的 同 心 性 ， 同 時 ， 還 要 特 別 注 意 的是 其 通 過 軸 承 和 軸 與 葉 輪 一 定 要 配 合 緊 密 ， 防 止 太 松 影 響 重 性 ， 太 緊 又 會 影 響 葉輪 的 旋 轉(zhuǎn) 。 圖 41 傳 感 器 結(jié) 構(gòu) 及 安 裝 示 意 圖渦 輪 葉 片 是 渦 輪 流 量 傳 感 器 的 最 重 要 的 部 分 ， 它 的 設(shè) 計 的 好 壞 直 接 關(guān) 系 到 整個 渦 輪 流 量 傳 感 器 的 測 量 精 度 。值 得 強 調(diào) 的 是 ， P3 口 的 每 一 條 引 腳 均 可 獨 立 定 義 為 第 一 功 能 的 輸 入 輸 出或 第 二 功 能 。 P2 可 以 驅(qū) 動 （ 吸 收 或 輸 出 電 流 ） 4 個 LS 型 的TTL 負(fù) 載 。 對 EPROM 編 程 和 程 序 驗 證 時 ， 它 接 收 低 8 位 地 址 。鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 21 頁② P1 口 （ 1 腳 至 8 腳 ） ： 是 準(zhǔn) 雙 向 8 位 I/O 口 。④ EA/VPP（ 引 腳 ） ： 當(dāng) EA 端 保 持 高 電 平 時 ， 訪 問 內(nèi) 部 程 序 存 儲 器 ， 但 在PC（ 程 序 計 數(shù) 器 ） 值 超 過 0FFFH（ 對 851/8751/80C51） 或 1FFFH（ 對 8052）時 ， 將 自 動 轉(zhuǎn) 向 執(zhí) 行 外 部 程 序 存 儲 器 內(nèi) 的 程 序 。③ PSEN（ 29 腳 ） ： 此 腳 的 輸 出 是 外 部 程 序 存 儲 器 的 讀 選 通 信 號 。 即 使 不 訪 問 外 部 存 儲 器 ， ALE 端 仍 以 不 變 的 頻 率周 期 性 地 出 現(xiàn) 正 脈 沖 信 號 ， 此 頻 率 為 振 蕩 器 頻 率 的 1/6。 采 用 外 部 振 蕩 器 時 ， 對 HMOS 單 片 機 ， 該 引 腳 接 外 部 振 蕩器 的 信 號 ， 即 把 外 部 振 蕩 器 的 信 號 直 接 接 到 內(nèi) 部 時 鐘 發(fā) 生 器 的 輸 入 端 ； 對XHMOS， 此 引 腳 應(yīng) 懸 浮 。 在 單 片 機 內(nèi) 部 ， 它 是 一 個 反 相 放大 器 的 輸 入 端 ， 這 個 放 大 器 構(gòu) 成 了 片 內(nèi) 振 蕩 器 。硬 件 圖 說 明 為 達(dá) 到 本 系 統(tǒng) 功 能 ， 采 用 8031 單 片 機 設(shè) 計 一 個 最 小 系 統(tǒng) ， 為 讀鍵 盤 給 定 值 ， 同 時 實 行 檢 測 和 控 制 ， 專 門 擴 展 一 個 8155 可 編 程 接 口 。PKP式 中 ， K3——折 線 的 斜 率 , K3= ；BC2PQ??K2——折 線 的 斜 率 ， K2= ；A1K1——折 線 的 斜 率 ， K1= 。 假 設(shè) 3 個 差 值 基 點 分 別 為 Δ P1， Δ P2 和 Δ P3， 其 對 應(yīng) 的 流 量 值 分別 為 Q1， Q2， Q3， 如 圖 33 所 示圖 33 用 分 段 線 性 插 值 法 求 解 流 量 圖現(xiàn) 在 ， 用 圖 33 中 的 折 線 , , ,來 代 替 弧 線 OA,AB,BC。鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 18 頁圖 32 流 量 差 壓 變 化 曲 線由 圖 32 可 以 看 出 ， 流 量 差 壓 變 化 曲 線 是 非 線 性 的 。