【正文】 是對測量結(jié)果進行準確清晰的實時顯示。例如，用于汽車倒車報警裝置時，可以通過程序使其在測量結(jié)果小于一定值時發(fā)出鳴叫聲，即汽車與汽車間距小于安全距離時，發(fā)出報警，引起司機警覺，免于發(fā)生撞車的危險。圖33 單片機系統(tǒng)及復(fù)位電路原理圖如圖所示，這部分電路主要包括:1. 單片機U1。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。（4） 電信號經(jīng)過選頻放大，過濾整形得出新的渦街頻率f。圖25超聲波發(fā)生器發(fā)射端利用LM555定時器芯片發(fā)生145KHz的超聲波脈沖，經(jīng)過信號提升環(huán)節(jié)，通過流動空氣介質(zhì)；超聲波發(fā)生器接收端把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，送到選頻放大器。并且最大靈敏度向著稍低的頻率移動。圖中，f0為超聲波發(fā)射器的中心頻率 ，在f0處，超聲波發(fā)射器產(chǎn)生的超聲機械波最強，也就是說，在f0處所產(chǎn)生的超聲波聲壓能級最高。當作用力的方向改變時，電荷極性也隨著改變。一般是用電能和超聲波能量來相互轉(zhuǎn)換。電磁波的傳播速度為3*10m/s,超聲波在空氣中的傳播速度大約為340m/s（常溫下），其速度與電磁波相差5個等級，超聲波在相同的傳播媒質(zhì)里傳播速度相同，即在相當大的頻率范圍內(nèi)不隨頻率變化，波動方向與振動方向一致。當管道尺寸和旋渦發(fā)生體尺寸一定時，d為常數(shù)，St與雷諾數(shù)Re成函數(shù)關(guān)系。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f被測介質(zhì)來流的平均速度為n旋渦發(fā)生體迎面寬度為d．表體通徑為D。專業(yè)標準于1998年進行了修訂，改變?yōu)镴B／T 92491999．檢定規(guī)程則與其他速度式流量計的檢定規(guī)程合并為一個新的檢定規(guī)程JJGl98—94。70、80年代超聲波渦街流量計發(fā)展異常迅速，開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測法的超聲波渦街流量計，并大量生產(chǎn)投放市場。 本設(shè)計提供基于卡曼渦街原理的超聲波風速測量裝置，該裝置利用了發(fā)射接收一體化的超聲波傳感器和單片機微處理器。 SCM AT89C52。 S transducer for the receiver to receive sound waves modulated by the vortex.When no vortex, the receiving transducer receives the amplitude S wave signal。旋渦通過聲束后，接收到的信號又恢復(fù)常態(tài)。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標志T和R。系統(tǒng)采用555定時器產(chǎn)生145kHz的方波信號，利用計數(shù)T1口監(jiān)測超聲波接收電路整形濾波后輸出的返回信號。這幾種原理的風速儀測量精度低、范圍小、測量周期長、持續(xù)工作時間短，且測量結(jié)果易受外部環(huán)境因素的影響。采用匯編語言編程的方法，實現(xiàn)了測量結(jié)果的計算和顯示。輸出端采用加入耦合電容C4，用以提高發(fā)射驅(qū)動能力。超聲波風速測量儀的軟件設(shè)計主要由主程序，超聲波接收程序及顯示，鍵盤子程序，溫度補償子程序組成。超聲波旋渦式風速傳感器與其它形式的風速傳感器相比具有如下優(yōu)點：(1)無可動部件，無機械磨損，性能穩(wěn)定，使用壽命長；(2)輸出本身就是與風速成線性關(guān)系的脈沖頻率信號，沒有零點漂移，且敏感元件靈敏度變化不會直接影響輸出，測量精度高；(3)輸出信號不受流體特性(溫度、濕度、壓力、成份、密度、粘度、礦塵等)影響。 d bluff body diameter, mm。工業(yè)生產(chǎn)過程是流量測量與儀表應(yīng)用的一大領(lǐng)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)視與控制。 國內(nèi)外超聲波風速測量儀的現(xiàn)狀 國外風速測量儀的現(xiàn)狀 超聲波流量計是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計的。工業(yè)發(fā)達國家如美、日皆制訂有超聲波渦街流量計國家標準(ASMEIANSI MFC6M1987和JIS 287661989)D1。為了保證超聲波風速測量儀能很好的工作，提高工作的可靠性和穩(wěn)定性，在軟件和硬件方面都采用的相應(yīng)的抗干擾補償措施。渦街傳感器所測的并不是平均流速，而大約是旋渦發(fā)生體兩側(cè)的流速。用來感受交變應(yīng)力的敏感元件可以是應(yīng)變片，也可以是壓電晶體、壓電陶瓷或其他類型的元件，由于壓電元件具有輸出信號大、損耗小、響應(yīng)快、耐溫高和機械強度大等優(yōu)點，故已普遍應(yīng)用于渦街流量計。近年來，超聲波的波長范圍已經(jīng)達到um級，頻率也已經(jīng)擴大到GHz級，分辨率達到um級的顯微鏡已實用化。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率、和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖22所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。 f0為中心頻率。但離開超聲波傳感器的空間某一點的聲壓是這些子波疊加的結(jié)果（衍射），卻有指向性。圖26超聲波風速測量電路由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分分為單片機系統(tǒng)及顯示電路，報警電路，超聲波發(fā)射電路，超聲波檢測接收電路和復(fù)位電路。第三章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計 單片機系統(tǒng)及報警電路設(shè)計 單片機AT89S52的結(jié)構(gòu)如圖 31 是本設(shè)計選用的主控芯片AT89S52單片機的外部引腳結(jié)構(gòu)圖。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。表 31 P1口的第二功能引腳號第二功能T2 (定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入)，時鐘輸出T2EX (定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制)MOSI (在系統(tǒng)編程用)MISO (在系統(tǒng)編程用)SCK (在系統(tǒng)編程用) P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。這個ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。2. 提供單片機工作時鐘的晶振Y1。2. 三極管Q5 。2. 三極管Q1~Q4。圖36如圖所示，這部分電路主要包括： 1. LM555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生145KHZ的超聲波。所以0t期間，定時器輸出為高電平１。充電時間 (31)放電時間 (32)矩形波的振蕩周期 (33)振蕩頻率 (34)本文設(shè)計 74LS123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路如圖39是74LS123管腳圖圖39引出端符號：CEXT1，CEXT2 外接電容端Q1，Q2 正脈沖輸出端 負脈沖輸出端A1，A2 負觸發(fā)輸入端B1，B2 正觸發(fā)輸入端 直接清除端（低電平有效）如圖310是74LS123功能表：圖310即當555定時器產(chǎn)生的方波信號的下降沿到來1（A）管腳時，此時2（B）,3（）管腳均為高電平，于是在13管（Q）腳產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。4. LM324，C8，R11組成積分運算器。其傳奇函數(shù)為 (310)式中，用代替s可得 (311)既得頻率響應(yīng)。3. 轉(zhuǎn)換速度，作為比較器的另一個重要特性就是轉(zhuǎn)換速度，即比較器輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換所需要的時間。該電路的特點如下：工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源177。 鍵的閉合與否, 反映在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平, 所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測, 便可確認按鍵按下與否。柔性按鍵是近年來迅速發(fā)展的一種新型按鍵, 可以分為凸型和平面型兩種。例如2x2的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成4個鍵的鍵盤，4x4的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個鍵的鍵盤。 基本計算公式為： （41）f——旋渦頻率，Hz ；v——氣流速度，m／s ；d——旋渦發(fā)生體直徑，mm；St——斯特拉哈爾系數(shù)(雷諾數(shù)在200～50 000范圍內(nèi)，St為常數(shù))。設(shè)定時間常數(shù)，約70ms延時 MOV TL0,00H JMP MAIN。程序的主體可以分為4個模塊：定時計數(shù)、采集數(shù)據(jù)、進制轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示。開定時中斷1，并開始計數(shù) SETB ET0 SETB EX0 。初始化。未按下前各端口為高電平，按下某個鍵時被拉低為低電平，單片機通過檢測高低電平來判斷哪個鍵按下。而且外形和面板的布局、色彩、鍵距可按照整機的要求來設(shè)計。機械觸點式按鍵是利用彈性使鍵復(fù)位, 手感明顯, 連線清晰, 工藝簡單, 適合單件制造。 鍵盤的分類: 鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。如圖320圖3202. 消除信號中的干擾信號，消除鋸齒。由于比較器輸出只有兩個狀態(tài)，因此，用作比較器的運放將工作在開環(huán)或正反饋的非線性狀態(tài)。檢測的信號傳送到單片機T1計數(shù)器端口，檢測單位時間（T0定時）內(nèi)方波信號的頻率即可得出卡曼渦街模型內(nèi)介質(zhì)的流量速度。如圖所示，這部分電路主要包括： 1. 超聲波接收器R 。 時刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，RS觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時器輸出。 LM555定時器由555定時器組成的多諧振蕩器如圖37所示，其中RR2和電容C為外接元件。需要選通某一位時使單片機相應(yīng)引腳置高位，相應(yīng)的三極管被導(dǎo)通，則相應(yīng)位被選通。 顯示電路設(shè)計如圖35，是本設(shè)計采用的顯示電路。這部分電路的作用是在特定情況下，使蜂鳴器發(fā)出鳴聲。具體能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括運行程序和對單片機的復(fù)位。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。表 32 P3口的第二功能引腳號 第二功能RXD (串行輸入)TXD (串行輸出) (外部中斷0) (外部中斷1)T0 (定時器0外部輸入)T1 (定時器1外部輸入) (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) (外部數(shù)據(jù)存儲器度選通) RST: 復(fù)位輸入。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 在圖32中，對各個引腳及外部接口做以下說明：VCC : 電源GND: 地P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。功能特性描述： AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。（3） 超聲波換能器將聲信號轉(zhuǎn)為電信號。超聲波傳感器的指向角一般為40度～80度。如果R較小，（如小于10K）頻率特性曲線變的平滑而且具有放寬的帶寬，同時靈敏度也隨著降低。 1 頻率特性 下圖23是超聲波的頻率特性曲線。所謂壓電效應(yīng)是指對某些電介質(zhì)沿著一定方向?qū)λ┘訅毫r，內(nèi)部出現(xiàn)極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉時又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。實質(zhì)上，超聲波發(fā)生器即是超聲波換能器，它將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成超聲波的能量（發(fā)射換能器來完成）和使超聲波的能量轉(zhuǎn)換成其他易于檢測的能量（接收換能器來完成）。與光波不同，超聲波是一種彈性機械波，它可以在氣體、固體、液體中傳播。管道內(nèi)體積流量Q為： (23)式子中K是流量計的儀表常數(shù)，脈沖數(shù)/m3(P/m3) 儀表常數(shù)足除了與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈數(shù)有關(guān)。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。超聲波渦街流量計己躋身通用流量計之列，無論國內(nèi)外皆已開發(fā)出多品種、全系列、規(guī)格齊全的產(chǎn)品，對于標準化工作亦很重視，我國早在80年代就制訂了渦街流量計專業(yè)標準(ZBN 1200889)和檢定規(guī)程JJG62089。超聲波渦街流量計是在流體中安放一根(或多根)非流線型阻流體(bluffbody)，流體在阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則的旋渦，在一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率下比于管道內(nèi)的平均流速，通過采用各種形式的檢測元件測出旋渦頻率就可以推算出流體的流量。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。 Karman vortex street。 the other hand, if the two electrodesno applied voltage, when the board receives the ultrasonic resonance, it will be pressure for piezoelectric vibration, the mechanical energy is converted to electrical signals, then it bees an ultrasonic receiver emission transducer and receiver transducer is slightly different in structure, use the