【正文】 該低電平加到第 1 腳，使 MAX813L 產(chǎn)生復位輸出，使單片機有效復位，擺脫死循環(huán)的困境。把分壓器接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對電源故障告警。 RS232 標準接口采用負邏 輯 ： 5V~15V 表示 1， +5V~+15V 表示 0，使 0信號和 1 信號的電平差別增大，從而增強了抗干擾性。 按鍵電路考慮到設計的儀表主要用來測量流量，所以鍵盤并不需要很多按鍵。在閃爍位移至最 哈爾濱理工大學學士學位論文 23 后一位后，再按 1 鍵，則最高位重新開始閃爍，依次循環(huán)。按下 3 鍵，就會使相應的位的數(shù)加 1，如果該位已為9，則再次按下 3 鍵，其 數(shù)值將返回 0。 哈爾濱理工大學學士學位論文 24 第 5章 單片機系統(tǒng)軟件的設計 編譯環(huán)境概述 開發(fā)單片機應用系統(tǒng)時，匯編語言是常用工具，它能直接操作硬件指令，執(zhí)行速度快，但其指令系統(tǒng)的固有格式受硬件結構的限制很大，難于編寫與調(diào)試，同時可移植性也差。 主程序設計 系統(tǒng)上電后首先進行自檢，檢查各功能模塊電子器件是否正常工作，檢查完畢后進行各功能模塊初始化，掃描鍵盤， 有按鍵按下時執(zhí)行。軟件去抖 是 采用的是延時的方法，避開按鍵的抖動部分時間。這里說的抖 動是鍵盤的起始地址設置 堆棧指針設置 初始化 MSCG19264 顯示程序調(diào)用 哈爾濱理工大學學士學位論文 26 機械抖動，即當按鍵處于臨界區(qū)時產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，此過程持續(xù)時間為10~200ms。用 C 語言設計開發(fā)微控制器程序己成為一種必然的趨勢。為了保證電平的有效性，按照圖 的接線方式，對每一路的按鍵都需要加一個上拉電阻。按下 2 鍵，系統(tǒng)將進入置數(shù)狀態(tài)，每按 2 鍵一下儀表則在所有參數(shù)（例如：被測流體的密度、儀表 K 值等）間從頭到尾依次切換，至最末一個參數(shù)時再按 2 鍵則返回顯示瞬時流量。 其中，各個鍵的功能為： 1. 1 鍵為數(shù)據(jù)的位切換功能鍵。 本設計采用 RS232 即可。此串行口可用于數(shù)據(jù)的串行通訊 (單機和多機通訊 )。電源故障輸入PFI 通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。 MAX813L 的第 1 腳與第 8 腳相連 ， 第 7腳接單片機的復位腳 ， 第 6 腳與單片機的 相連。 7．復位信號輸出端 (RST)： 上電時，自動產(chǎn)生 200ms 的復位脈沖 。 5．電源故障輸出端 (PFO)： 電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?MR 與 哈爾濱理工大學學士學位論文 21 TTLC/MOS 兼容。 9． SLA、 SLK：背光燈電源。復位信號有效時，關閉液晶顯示，使顯示開 哈爾濱理工大學學士學位論文 20 始行寄存器設置為 0地址。 R/W=1，為讀選通； R/W=0，為寫選通。 CS1=0，選左片； CS2=0，選中片；CS3=0，選右片。 MSCG19264型點陣式 LCD如圖 48所示。以往的測試控制儀器大都采用 LED 或筆段式液晶顯示屏進行參數(shù)設定和結果顯示 ,其顯示信息量少、形式單一、缺乏人機交互性 ,同時對操作人員要求較高。 RST（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口 ， 2 個讀寫口 。這類單片機具有集成度高，性能價格比優(yōu)越的特點，在工業(yè)測量控制領 域內(nèi)獲得極為廣泛的應用。為保證采樣精度，最好將 MAX187 與單片機分開供電。發(fā)完脈沖后應將 CS 置為高電平。 A/D 轉(zhuǎn)換的工作過程是 ： 當 CS 為低電平時，在下降沿MAX187 的 T/H 電路進入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換， 后 DOUT 輸出為高 電平作為轉(zhuǎn)換完成標志。 哈爾濱理工大學學士學位論文 17 MAX187用采樣 /保持電路和比較寄存器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為 12位的數(shù)字信號，其采樣 /保持電路不需要外接電容。 MAX187 是美信公司推出的 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部含有采樣 /保持電路，單5V 操作電源，轉(zhuǎn)換速度為 ，具有片上 參考電壓，模擬量輸入范圍為0~ BEPV 。所謂間接 A/D 轉(zhuǎn)換器是先把模擬量轉(zhuǎn)換成中間量，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，如電壓 /時間轉(zhuǎn)換型 (積分型 )，電壓 /頻率轉(zhuǎn)換型，電壓 /脈寬轉(zhuǎn)換型等。 MAX1450 主要特點 ： 1．可對 1%的傳感器信號進行調(diào)節(jié) ； 2．使用儲存在外部可調(diào)節(jié)的電阻器、電位計或數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)的系數(shù)來更正傳感器的非線性 ； 3．用于傳感器激勵的可編程電流源 ； 4．快速信道設置時間 ； 5．可接受 10mV/V 到 30mV/V 的傳感器信號輸出 ； 6．完全的模擬信道 ； MAX1450 的引腳圖，與 單片機 的 連接圖分別見圖 43， 44。 圖 42 TPF 傳感器電氣連接圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 14 TPF 主要特征： 1．壓力范圍 ： 0~10， 0~1000 bar / 0~150， 0~15000 pa 2．精度等級 ： %大于 50 bar； % 小于或等于 5bar 3．完全不銹鋼結構 4．內(nèi)部產(chǎn)生標準信號 5．保護等級 ： IP65 傳感器信號調(diào)節(jié)器 MAX1450 傳感器信號調(diào)節(jié)器用于處理壓力傳感器送來的信號。而壓電晶體傳感器采用半導體硅阻效應原理，在單晶硅片上運用獨有的激光刻蝕修正技術來制作固態(tài)電阻電橋，硅晶體受力后發(fā)生相應的微變形，在應力消失后恢復到原來的形狀，是一種良好的接收應力的材料，其性能遠優(yōu)于金屬材料，靈敏度高 (是電阻絲式的 50 倍 )、線性范圍大、體積小、結構簡單、壽命長，尤其是它的動態(tài)響應頻帶寬、動態(tài)誤差小，使它在振動等測量中得到廣泛的應用。 壓力傳感器可分為液柱式壓力傳感器、彈性元件傳感器、壓變電阻式傳感器和壓電式傳感器。 3．電磁傳感器檢測方法漩渦的分離所引起的膜片或者梭球等的往復振動的頻率，用電磁傳感器檢測。單片機應用系統(tǒng)中軟硬件設計應遵循的要求： 1．明確系統(tǒng)測試、控制要求，盡量做到模塊化編程； 2．利用單片機指令系統(tǒng)功能強，尋址方式多的優(yōu)點，盡量編制出層次清楚，運行速度快，占內(nèi)存少的源程序； 3．盡量采用己成熟的源程序和模塊； 4．盡可能選擇典型電路，使用常規(guī)組件； 5．系 統(tǒng)擴展與配置應滿足測控功能需要并留有余地，以方便系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試和二次開發(fā)； 6．硬件盡可能簡單，能用軟件完成的功能盡量用軟件完成； 7．軟件結構設計時應注意適當?shù)亓粲杏嗟亍? 哈爾濱理工大學學士學位論文 12 第 4章 渦街流量計硬件設計 硬件電路總體設計 微處理器是智能化儀表的核心，如同人的大腦一樣。 其中 梯形柱與三角柱相比，更有利于采用應力檢測方法，梯形柱的長寬比與三角柱接近，尾部平直便于安裝差壓傳感元件，并且它比組合柱體的結構更簡單，產(chǎn)生的漩渦強烈、排列規(guī)則，更便于檢測，故本系統(tǒng)的漩渦發(fā)生體采用梯形柱體。 渦街流量計的正式產(chǎn)品目前采用的漩渦發(fā)生體是多種多樣的，但圓管內(nèi)大量采用的漩渦發(fā)生體都是柱體，其斷面形狀基本有 5 種：圓柱 、 三角柱 、 矩形柱 、 梯形柱 和T 形柱。在大批量生產(chǎn)和工藝穩(wěn)定的條件下，可以采用 “干校驗法 ”，即不必逐臺儀表進行實液標定，可根據(jù)結構尺寸直接確定儀表常數(shù)及儀表精度。殼體內(nèi)插入柱體，由其產(chǎn)生的渦街信號可用各種檢測方式檢出，經(jīng)放大 器放大后，輸出脈沖信號。一旦柱體和流道的幾何尺寸及其形狀確定后， f 便與 ? 成為簡單的正比 關系，因而檢測出漩渦的頻率，便可以測得流速，并以此推知其流量。 這種穩(wěn)定而規(guī)則地排列的漩渦稱為“ 卡門渦街 ”。 本章小結 本章介紹了流量的定義，流量測量中常用的術語，以及液體管內(nèi)流動的 基本知識，并且詳細敘述了測量流量時傳感器的各種特性，正確使用和測量傳感器的特性對實驗結果分析有很大幫助； 是正確進行流量測量的基礎 。雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有 規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。 7． 雷諾數(shù) 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 測量管內(nèi)流體流量時往往必須了解其流動狀態(tài)、流速分布等。當輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對 此輸入量的變化是分辨不出來的。 提高靈敏度，可得到較高的測量精度。否則，它將隨輸入量的變化而變化。或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。 4． 線性度 通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有 ： 線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。如果流體的體積流量為 VQ ，質(zhì)量流量為 mQ ，那么，在時間間隔 △ t 內(nèi)流體流過的累積流量，可用下式表示 ： 流體質(zhì)量累積流量 ： ?? dtqQmm (2— 4) 流體體積累積流量 ： ?? dtqQvv (2— 5) 累積體積流量的單位為 m3，累積質(zhì)量流量的單位為 kg。因此，對某一時刻的流量，可以假定在該時刻前后某一微小的 △ t 時間內(nèi)流動為恒定，用該微小時間間隔內(nèi)流過的流體體積或質(zhì)量來表示。 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 第 2章 流量測量基本概念 流量概念 流量定義 ： 流體流過一定截面的體積或者質(zhì)量與時間之比稱為通過該截面的流量。典型應用有工廠排放液、怪液、液化天然氣等 ； ② 氣體應用方面在高壓天然氣領域已有使用良好的經(jīng)驗 ； ③ 多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如 ： 未處理污水、工廠排放液、臟 液，通常不適用于非常清潔的液體。 超聲流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設置任何阻礙件，均屬無 阻礙流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。 采用這種測量方法制造的渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用 ： 石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。 采用這種測量方法制造的容積式流量計，常應用于昂貴介質(zhì) (油品、天然氣等 )的總量測量。 容積式流量計就是按照容積式測量方法設計的流量測量儀表。 這種測量方法的主要優(yōu)點是 ； 1． 測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測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)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好 ； 哈爾濱理工大學學士學位論文 4 3． 所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響 ； 4． 流量范圍大，口徑范圍寬 ； 5． 可應用于腐蝕性流體。 電磁測量方法 電磁測量方法是根據(jù)法拉第電磁感應定律，針對具有導電性液體的流量測量方法。 差壓式流量計是一類應用最廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居首位，在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的 1/4~1/3。 哈爾濱理工大學學士學位論文 3 這種測量方法的缺點是 ： 1． 不適用于低雷諾數(shù)測量 ； 2． 需較長直管段 ； 3． 儀表系數(shù)較低 (與渦輪流量計相比 )； 4． 儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經(jīng)驗。 渦街測量方法 渦街測量方法是在流體中安放一 個 非流線型 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)則地交錯排列的 漩 渦。所有這些給我國科技工作者提出了要求 ： 制出性能更強、更加符合生產(chǎn)需要的流量測量系統(tǒng)，迎頭趕上國際先進水平 在流量測量儀表的 市場中，占比例最大的是差壓流量計 (占 28%)，其次是電磁流量計 (占 19%)、容積流量計 (占 17%)、超聲流量計 (占 4%)、渦街流量計 (占 4%)、質(zhì)量流量計 (占 %)。但我國儀器儀表產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術水平，而且可靠性、穩(wěn)定性等關鍵性指標尚未全部達到要求。流量儀表的品種 、規(guī)格、準確度和可靠性尚不能滿足生產(chǎn)要求。 流量檢測儀表的現(xiàn)狀 目前國外投入使用的流量計有 100 多種，隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動化、管道化的發(fā)展，流量儀表在整個儀表生產(chǎn)中所占比重越來越大。%；測量范圍寬，可達 10： 1 或 20： 1；壓力損失?。惠敵雒}沖信號的頻率與流量成正比；無零點漂移；在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號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；儀表適用性強，結構簡單，安裝維護方便。容積流量計的機械結構較復雜、體積龐大。由于被測流體的特性如此復雜，測量條件又各不