【正文】 圖中， — 碼（或 BCD 碼）， =0 用于控制二 — 四 譯碼器工作， 出后控制 MC14495 中哪一位接收 — 。靜態(tài)顯示的特點是各 LED 管能穩(wěn)定地同時顯示各自字形；動態(tài)顯示是指各 LED 輪流一遍一遍顯示各自字符，人們因視覺惰性而看到的是各 LED似乎在同時顯示不同字形。由于“ B”和“ 8”、“ D”和“ 0”字形相同，故“ B”和“ D”均以小寫字母“ b”和“ d”顯示。八段 LED 顯示管有八只發(fā)光二極管組成，編號是 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 和 SP，分別和同名管腳相連。應(yīng)當(dāng)注意 A3 的差動放大倍數(shù)為 200 倍， A3的輸出可簡單地認為已飽和，因此用 C5和 C6截除直流電壓。將該電壓信號放大并采樣，變換為 4～ 20mV的輸出信號。 （二）步進電機控制系統(tǒng) 上述分析表明：步進電機是否旋轉(zhuǎn)是由控制繞組中輸入脈沖的有無來控制的，每步轉(zhuǎn)過的角度和方向是由三相控制繞組中的通電方式?jīng)Q定的。同理， A 極通電驅(qū)使 A極上齒和轉(zhuǎn)子上齒對齊。故每個磁極所占的齒距數(shù)不是整數(shù)。 4． 3． 2 步進電機控制接口 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電磁機械裝置，也是一種 能把輸出機械位移增量和輸入數(shù)字脈沖對應(yīng)的驅(qū)動器件。這時， N 位十進制撥盤，用 N 片 BCD碼撥盤拼成時只需占用 4+N 根 I/O 口線。為了使輸出端在不與控制端 A 相連時有確定的電平，常將 8， 4， 2， 1 輸出端通過電 阻拉低。因此，每片撥盤可代表一位十進制數(shù)。 8031 通過 MOVX Ri， A 或 MOVX DPTR， A 指令可以把輸出數(shù)據(jù)送到 A 口寄存器， 8155 收到后使 QABF觸發(fā)器置位而使 ABF 線變?yōu)楦唠娖?，以通知輸出設(shè)備輸出時局已到達 PA7— PA0上。 178。 選通 I/O 方式又可分為選通 I/O 數(shù)據(jù)輸入和選通 I/O 數(shù)輸出兩種方式： A 選通 I/O 數(shù)據(jù)輸入。 （ 2） I/O 方式 8155 的 I/O方式又可分為通用 I/O和選通 I/O兩種工作方式，如表 4 所列。 D3和 D0：分別為 B 口和 A 口的中斷請求標志位，用于表示 8155B 口和 A口是否有了 中斷請求。圖中， D7和 D6是計數(shù)器方式控制位， D5和 D4A 口和 B 口的中斷控制位， D3和 D2是 C 口的四種方式控制位，D1和 D0分別是 A 口和 B 口的輸入 /輸出方式控制位。 179。 179。 179。 179。 179。 179。 179。 2． CPU對 8155I/O 口的控制 8155A、 B、 C 三口的數(shù)據(jù)傳送是由命令字和狀態(tài)字控制的。 IO/ M 為 I/O 端口或 RAM 存儲器的選通信號線：若 IO/ M =0，則 CPU 選中 8155 的 RAM 存儲器工作；若 IO/ M =1，則 CPU選中 8155 片內(nèi)某一寄存器工作。定時器 /計數(shù)器由 T/IN 輸入線上脈沖減 1，每當(dāng)計滿溢出時可在 OUT/T 線上輸出一個脈沖。 ④ RAM 存儲器：容量為 256 字節(jié)，主要用于存放實時數(shù)據(jù)。 4． 2． 3 I/O 擴展接口芯片 Intel 8155 8155 是 Intel 公司研制的通用 I/O 接口芯片。 表 3 被選模擬量路數(shù)和地址的關(guān)系 被選模擬電壓路數(shù) ADDC ADDB ADDA IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 （ 3）數(shù)字量輸出及控制線（ 11） START 為“啟動脈沖”輸入線，該線上正脈沖由 CPU送來，寬度應(yīng)大于100ns，上升沿清零 SAR，下降沿啟動 ADC 工作。 （ 4）三態(tài)輸出鎖存器和控制電路 三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量。只是要有 28=256 個分壓電阻，形成 256 個標準電壓供給樹狀開關(guān)使用。例如：當(dāng) ADDA、 ADDB 和 ADDC上均為低電平 0 以及 ALE 為高電平時，地址鎖存和譯碼器輸出使 IN0 上模擬電壓送到比較器輸入端 VIN。 MCS51 所需的時鐘也可以由外部振蕩器提供。通常， 8051 的復(fù)位有自動上電復(fù)位和人工按鈕復(fù)位兩種。 對于 8751， ALE/ PROG 線還具有第二功能。 ④ — ：這組引腳的第一功能和其余三個端口的第一功能相同。 P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7p 8P ( R X D )10P ( I N T 0)12P ( I N T 1)13P ( T 0)14P ( T 1)15P ( W R )16P ( R D )17X T A L 218X T A L 119GND20( A 9) P 22( A 10) P 23( A 11) P 24( A 12) P 25( A 13) P 26( A 14) P 27( A 15) P 28P S E N29EA31( A D 7) P 0. 732( A D 6) P 0. 633( A D 4) P 0. 435( A D 3) P 0. 336( A D 2) P 0. 237( A D 1) P 0. 138U c c40( A D 0) P 0. 039( A D 5) P 0. 534A L E30R S T9P ( T X D )11( A 8) P 21AT89C51 圖 AT89C51 引腳圖 其中， 8751 的 P0口還有第三種功能，即它們可以用來得 8751 片內(nèi) EPROM編程或進行編程后的讀出校驗。 1．端口線（ 4179。 DA轉(zhuǎn)換器將離散的控制信號轉(zhuǎn)化為模擬電量。 軟件設(shè)計是本控制系統(tǒng)設(shè)計的核心，在完成了系統(tǒng)硬件的搭接之后，剩下來的主要任務(wù)接是系統(tǒng)軟件的設(shè)計。 系統(tǒng)的工作原理是流量傳感器采集到流量信息，通過變換器，轉(zhuǎn)化為電信號， AD 轉(zhuǎn)換器將模擬電信號轉(zhuǎn)化為離散信號，傳給單片機。應(yīng) 用增量式 PID 控制算法可以避免這種現(xiàn)象發(fā)生。我們采用位置式 PID 算法，故這里主要介紹位置式 PID 算法。它的結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整，不一定需要系統(tǒng)的確切數(shù)學(xué)模型，因此在工業(yè)的各個領(lǐng)域中都有應(yīng)用。 20 世紀 70、 80 年代電磁流量計技術(shù)有了突破性的發(fā)展，成為使用廣泛的一類儀表，應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，可測介質(zhì)范圍也從電導(dǎo)率很低的蒸餾水到電導(dǎo)率很高的液態(tài)金屬，并有成熟的耐高溫高壓及高腐蝕性的設(shè)計方法。 DA 轉(zhuǎn)換器將離散的控制信號轉(zhuǎn)化為模擬電量。單片機在系統(tǒng)軟 件的控制作用下，對輸入的數(shù)據(jù)進行分析，向外部輸出控制信號，步進電機是具體的執(zhí)行機構(gòu)。波紋管一般由不銹鋼做成。材質(zhì)一般有鑄鐵、鑄鋼和不銹鋼，填料函一般為聚四氟乙烯或柔性石墨。在一般情況下，可通過將參比電極或金屬管將管中流體接地，將傳感器的接地片與地線相連。 三、電磁流量計的選用和安裝 （一）選用 電磁流量計的選用應(yīng)綜合使用場合、被測介質(zhì)、測量要求等因素來考慮。 （ 2）正弦交流勵磁 利用正弦交流電給電磁流量傳感器中的勵磁繞組供電，產(chǎn)生交流正弦磁場，能避免直流勵磁所帶來的電極極化問題，缺點是會帶來一系列的磁干擾和噪聲，如串模干擾和共模干擾。 電磁流量傳感器主要由測量管組件、磁路系統(tǒng)等部分組成 。 2）流量計測量過程不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度等因素的影響，因此只需一次經(jīng)水標定后就可用于測量其他導(dǎo)電液體的流量。 1． 3． 2 電磁流量計簡介 一、概述 電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定 律研制成功的一種流量計，重要用于測量導(dǎo)電液體體積流量。 其它類型的流量計有電磁式流量計和超聲 波流量計等。 速度式流量計主要利用管內(nèi)流體的速度來推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)速和流體的瞬時流量成正比，一段時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)與該時間段的累積總流量成正比。 所謂流量是指單位時間內(nèi)通過某一截面的物料數(shù)量，即瞬時流量。 （ 2）研究目的及意義：由于石油是重要的能源，無論上從節(jié)約能源的角度，還是從經(jīng)濟性角度來看 ,對于流量的精確控制都是十分必要的，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也是十分明顯的。流量是重要的過程參數(shù)之一。 綜上所述，無論是在石油的開采過程中注入降粘劑，還是在石油的計量及運輸過程中，對于流量都要求一定的精確計量和控制。目前國內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計量方法主要有玻璃管量油孔板測氣、翻斗量油孔板測氣、兩相分離密度法和三相分離計量方法等。瞬時流量可以用體積流量、質(zhì)量流量和重量流量三種方法來表示，而前兩種表示方法最為常用。通過電磁流量傳感器， AD 轉(zhuǎn)換器進行輸入，通過控制步進電機帶動閥門來控制輸出。流量是衡量設(shè)備的效率和經(jīng)濟性的重要指標；流量是生產(chǎn)操作和控制的依據(jù)，因為在大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中，常用測量和控制流量來確定物料的配比與耗量，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動 化和最優(yōu)控制。屬于這一類流量計的有標準節(jié)流裝置及轉(zhuǎn)子流量計等。 容積式流量計主要利用流體連續(xù)通過一定容積之后進行流量累計的原理。 超聲波流量計是一種較新的測量方法，它利用超聲波在流體中的傳播速度與流體流動速度有關(guān)，據(jù)此可以實現(xiàn)流量測量 。而電磁流量計以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，通過安裝在管道兩側(cè)的磁鐵，以流動的液體當(dāng)作切割磁力線的導(dǎo)體，由產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢測知管道內(nèi)液體的流速和流量。 二、電磁流量計的結(jié)構(gòu) 在結(jié)構(gòu)上電磁流量傳感器由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。 （ 1）直流勵磁 利用永磁體或者直流電源勵磁產(chǎn)生恒定磁場，簡單可靠，受交流磁場干擾小。 （ 3）恒電流方波勵磁 勵磁電流大小恒定，克服了直流勵磁帶來的電極極化問題，但線路較為復(fù)雜。 （二）傳感器的安裝 傳感器的安裝應(yīng)注意以下問題： 1）避免安裝在周圍有強腐蝕性氣體的場所；避免安裝在周圍有電動機、變壓器等可能帶來電磁干擾的場合；如果測量對象是兩相或多相流體，應(yīng)避免可能會使流體相分離的場所；避免安裝在可能被雨水浸沒的場所，避免陽光直射。 控制閥的閥部分由閥的內(nèi)件和閥體組成，閥的內(nèi)件包括閥芯、閥 桿、填料函和上閥蓋等。 在強腐蝕、易揮發(fā)和有毒有害的工藝流體中，控制閥一般不采用普通型、散熱片型、長頸型上閥蓋及密封結(jié)構(gòu)形式，因為此種結(jié)構(gòu)形式的密封性能和使用壽命極為有限。 第二章 功能原理說明 2． 1 控制系統(tǒng)的基本功能 該控制系統(tǒng)的基本功能有如下幾點： 1．流量顯示功能 a 復(fù)位顯示功能： b 平均流量顯示內(nèi)容折算成立方米 c 累積流量顯示內(nèi)容為立方米 d 累積流量數(shù)值的保護不受停電的影響 e 顯示精度均保留到小數(shù)點后兩位 2．對水泵的工作狀態(tài) 進行監(jiān)視 a 水泵工作正常，則顯示平均流量和累積流量的值 b 當(dāng)水泵停止工作時 LED 顯示部分顯示的內(nèi)容和復(fù)位時相同 3．對電動閥門有較好的控制功能 在軟件設(shè)計當(dāng)中考慮到對電機控制時避免頻繁啟動，因為頻啟動會影響閥門的密封效果和使用壽命，流量控制是一個動態(tài)的調(diào)節(jié)過程，每次采樣后和以前的上次采樣值取平均值，用這個值和撥碼開關(guān)值進行比較。流量控制程序?qū)崿F(xiàn)對流量的控制。步進電機帶動 閥門動作，對流體流量進行控制。 電磁流量計中，在一段不導(dǎo)磁測量管兩側(cè)安裝上一對電磁鐵，產(chǎn)生一個均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強度 B，則管內(nèi)以速度 v 流動的導(dǎo)電性液體就相當(dāng)于切割磁力線的導(dǎo)體，如果沿管道截面與磁場垂直方向上在外管壁兩測安裝一對電極，那么流體切割線的長度就是兩個電極間的距離，也就是管道內(nèi)徑 D（ m），則電極中的感應(yīng)電動勢為 e=BDv 由于體積流量 qv 與 v 有如下關(guān)系，即 qv=v 42dD 則 e= DB4 qv 由此可見，體積流量 qv 與 e/B 成正比，而當(dāng)磁感應(yīng)強度 B 為恒定值時，在測量電極上就可以得到與流量成正比的電動勢。人們將模擬 PID 控制規(guī)律引入到計算機中來。 如果采樣周期取得足夠小，則式（ 2— 1）或式（ 2— 2）的近 似計算可獲得足夠精確的結(jié)果，離散控制過程與連續(xù)控制過程十分接近。本控制系統(tǒng)的任務(wù)是對通過某一管道截面的物料數(shù)量即降粘劑流量進行控制。主程序完成系統(tǒng)的地址分配、系統(tǒng)初始化和各子程序的調(diào)用。由此我們可以得出系統(tǒng)的總體設(shè)計框 圖，如下圖所示。其中，引腳 1 和引腳 2（方形封裝為引腳 2 和引腳 3）的第二功能僅用于 8052/8032， NC 為空引腳。第一種情況是 AT89C51 不帶片外存儲器， P0口可以作為通用 I/O 口使用，— CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 ③ — ：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用 I/O 使用。以便空出 — 隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。 ③ PSEN ：片外 ROM 選通線，在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC 時，8051 自動在 PSEN 線上產(chǎn)生一個負脈沖，用于為片