【正文】 該低電平加到第 1 腳，使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機(jī)有效復(fù)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(duì)電源故障告警。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口采用負(fù)邏 輯 ： 5V~15V 表示 1， +5V~+15V 表示 0，使 0信號(hào)和 1 信號(hào)的電平差別增大，從而增強(qiáng)了抗干擾性。 按鍵電路考慮到設(shè)計(jì)的儀表主要用來(lái)測(cè)量流量，所以鍵盤(pán)并不需要很多按鍵。在閃爍位移至最 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 后一位后，再按 1 鍵，則最高位重新開(kāi)始閃爍，依次循環(huán)。按下 3 鍵，就會(huì)使相應(yīng)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 第 5章 單片機(jī)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 編譯環(huán)境概述 開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，匯編語(yǔ)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(jié)構(gòu)的限制很大，難于編寫(xiě)與調(diào)試，同時(shí)可移植性也差。 主程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)上電后首先進(jìn)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(jìn)行各功能模塊初始化，掃描鍵盤(pán)， 有按鍵按下時(shí)執(zhí)行。軟件去抖 是 采用的是延時(shí)的方法，避開(kāi)按鍵的抖動(dòng)部分時(shí)間。這里說(shuō)的抖 動(dòng)是鍵盤(pán)的起始地址設(shè)置 堆棧指針設(shè)置 初始化 MSCG19264 顯示程序調(diào)用 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 機(jī)械抖動(dòng)，即當(dāng)按鍵處于臨界區(qū)時(shí)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，此過(guò)程持續(xù)時(shí)間為10~200ms。用 C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)微控制器程序己成為一種必然的趨勢(shì)。為了保證電平的有效性，按照?qǐng)D 的接線方式，對(duì)每一路的按鍵都需要加一個(gè)上拉電阻。按下 2 鍵，系統(tǒng)將進(jìn)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(cè)流體的密度、儀表 K 值等）間從頭到尾依次切換，至最末一個(gè)參數(shù)時(shí)再按 2 鍵則返回顯示瞬時(shí)流量。 其中，各個(gè)鍵的功能為： 1. 1 鍵為數(shù)據(jù)的位切換功能鍵。 本設(shè)計(jì)采用 RS232 即可。此串行口可用于數(shù)據(jù)的串行通訊 (單機(jī)和多機(jī)通訊 )。電源故障輸入PFI 通過(guò)一個(gè)電阻分壓器監(jiān)測(cè)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(jī)的復(fù)位腳 ， 第 6 腳與單片機(jī)的 相連。 7．復(fù)位信號(hào)輸出端 (RST)： 上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖 。 5．電源故障輸出端 (PFO)： 電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?MR 與 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 TTLC/MOS 兼容。 9． SLA、 SLK：背光燈電源。復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，關(guān)閉液晶顯示，使顯示開(kāi) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 始行寄存器設(shè)置為 0地址。 R/W=1，為讀選通； R/W=0，為寫(xiě)選通。 CS1=0，選左片； CS2=0，選中片；CS3=0，選右片。 MSCG19264型點(diǎn)陣式 LCD如圖 48所示。以往的測(cè)試控制儀器大都采用 LED 或筆段式液晶顯示屏進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和結(jié)果顯示 ,其顯示信息量少、形式單一、缺乏人機(jī)交互性 ,同時(shí)對(duì)操作人員要求較高。 RST（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口 ， 2 個(gè)讀寫(xiě)口 。這類單片機(jī)具有集成度高，性能價(jià)格比優(yōu)越的特點(diǎn)，在工業(yè)測(cè)量控制領(lǐng) 域內(nèi)獲得極為廣泛的應(yīng)用。為保證采樣精度，最好將 MAX187 與單片機(jī)分開(kāi)供電。發(fā)完脈沖后應(yīng)將 CS 置為高電平。 A/D 轉(zhuǎn)換的工作過(guò)程是 ： 當(dāng) CS 為低電平時(shí)，在下降沿MAX187 的 T/H 電路進(jìn)入保持狀態(tài)，并開(kāi)始轉(zhuǎn)換， 后 DOUT 輸出為高 電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)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(hào)轉(zhuǎn)換為 12位的數(shù)字信號(hào)，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(shí)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(diǎn) ： 1．可對(duì) 1%的傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié) ； 2．使用儲(chǔ)存在外部可調(diào)節(jié)的電阻器、電位計(jì)或數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)的系數(shù)來(lái)更正傳感器的非線性 ； 3．用于傳感器激勵(lì)的可編程電流源 ； 4．快速信道設(shè)置時(shí)間 ； 5．可接受 10mV/V 到 30mV/V 的傳感器信號(hào)輸出 ； 6．完全的模擬信道 ； MAX1450 的引腳圖，與 單片機(jī) 的 連接圖分別見(jiàn)圖 43， 44。 圖 42 TPF 傳感器電氣連接圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)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(jí) ： %大于 50 bar； % 小于或等于 5bar 3．完全不銹鋼結(jié)構(gòu) 4．內(nèi)部產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 5．保護(hù)等級(jí) ： IP65 傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器 MAX1450 傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器用于處理壓力傳感器送來(lái)的信號(hào)。而壓電晶體傳感器采用半導(dǎo)體硅阻效應(yīng)原理，在單晶硅片上運(yùn)用獨(dú)有的激光刻蝕修正技術(shù)來(lái)制作固態(tài)電阻電橋，硅晶體受力后發(fā)生相應(yīng)的微變形，在應(yīng)力消失后恢復(fù)到原來(lái)的形狀，是一種良好的接收應(yīng)力的材料，其性能遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)，尤其是它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻帶寬、動(dòng)態(tài)誤差小，使它在振動(dòng)等測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)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(cè)方法漩渦的分離所引起的膜片或者梭球等的往復(fù)振動(dòng)的頻率，用電磁傳感器檢測(cè)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中軟硬件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的要求： 1．明確系統(tǒng)測(cè)試、控制要求，盡量做到模塊化編程； 2．利用單片機(jī)指令系統(tǒng)功能強(qiáng)，尋址方式多的優(yōu)點(diǎn)，盡量編制出層次清楚，運(yùn)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(kuò)展與配置應(yīng)滿足測(cè)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(kāi)發(fā)； 6．硬件盡可能簡(jiǎn)單，能用軟件完成的功能盡量用軟件完成； 7．軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)?shù)亓粲杏嗟亍? 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第 4章 渦街流量計(jì)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路總體設(shè)計(jì) 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(yīng)力檢測(cè)方法，梯形柱的長(zhǎng)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(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的漩渦強(qiáng)烈、排列規(guī)則，更便于檢測(cè)，故本系統(tǒng)的漩渦發(fā)生體采用梯形柱體。 渦街流量計(jì)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(yàn)法 ”，即不必逐臺(tái)儀表進(jìn)行實(shí)液標(biāo)定，可根據(jù)結(jié)構(gòu)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(hào)可用各種檢測(cè)方式檢出，經(jīng)放大 器放大后，輸出脈沖信號(hào)。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(jiǎn)單的正比 關(guān)系，因而檢測(cè)出漩渦的頻率，便可以測(cè)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(jié) 本章介紹了流量的定義，流量測(cè)量中常用的術(shù)語(yǔ)，以及液體管內(nèi)流動(dòng)的 基本知識(shí)，并且詳細(xì)敘述了測(cè)量流量時(shí)傳感器的各種特性，正確使用和測(cè)量傳感器的特性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析有很大幫助； 是正確進(jìn)行流量測(cè)量的基礎(chǔ) 。雷諾數(shù)小，意味著流體流動(dòng)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點(diǎn)平行于管路內(nèi)壁有 規(guī)則地流動(dòng)，呈層流流動(dòng)狀態(tài)。 7． 雷諾數(shù) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 測(cè)量管內(nèi)流體流量時(shí)往往必須了解其流動(dòng)狀態(tài)、流速分布等。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì) 此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。 提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。否則，它將隨輸入量的變化而變化?；?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)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(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)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(shí)間間隔 △ t 內(nèi)流體流過(guò)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(duì)某一時(shí)刻的流量，可以假定在該時(shí)刻前后某一微小的 △ t 時(shí)間內(nèi)流動(dòng)為恒定，用該微小時(shí)間間隔內(nèi)流過(guò)的流體體積或質(zhì)量來(lái)表示。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 第 2章 流量測(cè)量基本概念 流量概念 流量定義 ： 流體流過(guò)一定截面的體積或者質(zhì)量與時(shí)間之比稱為通過(guò)該截面的流量。典型應(yīng)用有工廠排放液、怪液、液化天然氣等 ； ② 氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn) ； 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(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無(wú) 阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。 采用這種測(cè)量方法制造的渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用 ： 石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)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(cè)量方法制造的容積式流量計(jì)，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì) (油品、天然氣等 )的總量測(cè)量。 容積式流量計(jì)就是按照容積式測(cè)量方法設(shè)計(jì)的流量測(cè)量?jī)x表。 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。 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。 差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類流量?jī)x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(jì)全部用量的 1/4~1/3。 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)。 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。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 %)。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。流量?jī)x表的品種 、規(guī)格、準(zhǔn)確度和可靠性尚不能滿足生產(chǎn)要求。 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。%；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。容積流量計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積龐大。由于被測(cè)流體的特性如此復(fù)雜，測(cè)量條件又各不