【正文】 腳 其各引腳功能及工作原理 ： 1．手動(dòng)復(fù)位輸入端 (MR)： 當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上時(shí)， MAXS1L3 就輸出復(fù)位信號(hào)。在 E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存 (寫(xiě)入 )；在 E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出。MSCG19264液晶模塊與微處理器的接口共有 21個(gè)引腳： 1． DB0~DB7：數(shù)據(jù)總線。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義 。這也是在課題中采用此產(chǎn)品，而沒(méi)有采用 16 位或準(zhǔn) 16 位單片機(jī)的一個(gè)主要原因。 接時(shí)鐘 SCLK， 接片選 CS， 接數(shù)據(jù) DOUT。 SHDN置為高電平或懸空進(jìn)入正常操作模式。其中逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器， 易于用集成工藝實(shí)現(xiàn)，且能達(dá)到較高的分辨率和速度，故目前集成化 A/D 芯片采用逐次逼近型者多。 通過(guò)外部的可調(diào)節(jié)電阻器、電位器或數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DA)， MAX1450 可以對(duì)傳感器的非線性輸出進(jìn)行補(bǔ)償。彈性元件傳感器一般在測(cè)量較大壓力的場(chǎng)合使用。 至今用于檢測(cè)分離頻率的方法和采用的元件是多種多樣的，歸納起來(lái)有以下幾種典型方法： 1．熱敏元件檢測(cè)方法漩渦分離產(chǎn)生的交變環(huán)流所引起的整體表面速度脈動(dòng)或者交變橫向流的頻率，用加熱的金屬絲、熱敏電阻器等進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)過(guò)查表，得到補(bǔ)償后的實(shí)際 密度代 入公式計(jì) 算 流體的流量（表附在附錄 D）。此外儀表常數(shù)及精度不受介質(zhì)的壓力、溫度、密度等變量的影響。 瞬時(shí)流量為 ： m dfStDDq v 44 22 ??? ?? (3— 4) 一個(gè)簡(jiǎn)化了的計(jì)算瞬時(shí)流量的計(jì)算公式為： ?vtv qqKfq ?? , 其中， ? 為補(bǔ)償后的流體密度 ， K 為儀表常數(shù)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 第 3章 渦街流量計(jì)基本概念 渦街流量計(jì)原理及模型 卡門(mén)渦街 渦街流量計(jì)是利用流體力學(xué)卡門(mén)渦街原理，即在流動(dòng)的流體中插入一個(gè)非流線型斷面的柱體，流體流動(dòng)受到影響，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)將在柱體下游，產(chǎn)生漩渦。流體流動(dòng)時(shí)的慣性力 gF 和粘性力 (內(nèi)摩擦力 ) mF 之比稱(chēng)為雷諾數(shù) ， 用符號(hào) Re 表示 ， Re 是一個(gè)無(wú)因次量。 6． 分辨力 分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。它是輸出 —輸入特性曲線的斜率。特性曲線較常用的有兩種不同表示形式 ： 一種是表示流量計(jì)的某種特性 (通常是流量系數(shù)或儀表系數(shù)，也有的是某一與流量有關(guān)的輸出量 )與流量 q 或雷諾數(shù) Re 的關(guān)系 ； 另一種是表示流量計(jì)測(cè)量誤差隨流量 q 或雷諾數(shù) Re 變化的關(guān)系，這種特性曲線一般稱(chēng)為流量計(jì)的誤差特性曲線。 流量測(cè)量 參數(shù) 1．靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。 如果流體的流動(dòng)是不隨時(shí)間變化的，是定常流，流量就可以用流體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)一定截面的體積或質(zhì)量來(lái)表示。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體 ； 而多普勒法只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體 ； 2． 多普勒法測(cè)量精度不高。 這種測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 高精度，在所有流量計(jì)中，屬于最精確的流量計(jì) ； 2． 重復(fù)性好 ； 3． 元零點(diǎn)漂移，抗干擾能力好 ； 4． 范圍度寬 ； 5． 結(jié)構(gòu)緊湊。 這種測(cè)量方法的 主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 計(jì)量精度高 ； 2． 安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響 ； 3． 可用于高粘度液體的測(cè)量 ； 4． 范圍寬 ； 5． 直讀式儀表無(wú)需外部能源可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便。它有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問(wèn)題，如臟污流 、 腐蝕流的測(cè)量。 差壓測(cè)量方法 差壓測(cè)量方法是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的。 流量檢測(cè)技術(shù)種類(lèi)和特點(diǎn) 常見(jiàn)的流量測(cè)量方法有 渦街 流量測(cè)量方法、差壓式流量測(cè)量方法、浮子流量測(cè)量方法、渦輪流量測(cè)量方法、電磁流量測(cè)量方法、容積式流量測(cè)量方法、質(zhì)量流量測(cè)量方法和 超聲 流量測(cè)量方法。 目前國(guó)內(nèi)已形成了相當(dāng)規(guī)模的開(kāi)發(fā)和制造流量?jī)x表行業(yè) ， 我國(guó)現(xiàn)有各類(lèi)儀器儀表企業(yè) 6 千多家，儀器儀表已經(jīng)形成門(mén)類(lèi)品種比較齊全，具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國(guó)。 借助現(xiàn)在發(fā)展比較成熟的壓力傳感器得到與流體的流量相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過(guò)放大、整形及模數(shù)轉(zhuǎn)換送單片機(jī)處理，得到信號(hào)的頻率值，再在壓力傳感器信號(hào)提供的輔助信息的幫助下，通過(guò)補(bǔ)償?shù)却胧?，得到最終的流量值。差壓流量計(jì)應(yīng)用范圍廣，但需要導(dǎo)壓管，易泄漏。如果能夠解決這些小流量測(cè)量方面的問(wèn)題并制造出產(chǎn)品，就能夠縮短與國(guó)際同行之間的差距，為我國(guó)的科技振興 做 出貢獻(xiàn)。 flow。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 基于單片機(jī)的流量信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 在工業(yè)自動(dòng)化中，任何控制系統(tǒng)都是從生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行的信息測(cè)量開(kāi)始的，過(guò)程變量的自動(dòng)檢測(cè)儀表是自動(dòng)化系統(tǒng)革命的關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞 流量計(jì)；流量；單片機(jī)；卡門(mén)渦街 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II The designment of the flow signal detection system based on SCM Abstract In industrial automation, many control systems begin from the information from the production process automatic measuring instrument of the process variable is the key of automation system of revolution. Liking temperature, pressure, flow rate is an important variable of the production process. The flow has a wide application in energy consumption, precise measurement, economic accounting and automatic control. With its own vortex advantages, a flowmeter has bee an indispensable member of the family, which has a series of flow measuring plays a more and more important role in measuring. This article applies a flow measurement system, which is used in the minor flow signal detection of the flow measurement system. The flowmeter is based on the principle of vortex flow makes the separating of the vortex makes the stress. The frequency of the flow separation equals the stress knows the accurate flow by the frequency of the flow separation, which is calculated from the the stress frequency. This article describes the principle of vortex flowmeter and the piezoelectric sensors and designs the singal condition circuit, which process the weak signal from pressure sensor, to meet the requirements of the input signal chip. Additionally, this article also micro controller hardware and software design of the system and intelligent function extension of the system, the system can not only accurately measured by realtime reflect the size of the traffic signal, and to realize the remote transmission system, intelligent remote control to provide conditions. Keywords flowmeter。但是目前國(guó)內(nèi)由于技術(shù)方面的限制，在微小流量測(cè)量領(lǐng)域，特別是對(duì)具有腐蝕性、粘稠性微小流量信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)手段還很不完善，基 本屬于空白。 對(duì)流體流量的檢測(cè)可以用差壓流量計(jì)、電磁流量計(jì)、容積流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、超聲流量計(jì)或者渦街流量計(jì)等。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，我們選擇了渦街流量計(jì)進(jìn)行研究。特別對(duì)腐蝕性流體、臟污流體、高粘性流體、多相流體、微小流量等的檢測(cè)，市場(chǎng)產(chǎn)品有待進(jìn)一步發(fā)展更有效的測(cè)量手段 。近年來(lái)，渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和超聲流量計(jì)的增長(zhǎng) 速度 較快。 采用這 種測(cè)量方法制造的渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類(lèi)流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類(lèi)流量計(jì)。 電磁流量計(jì)就是根據(jù)電磁測(cè)量方法設(shè)計(jì)的。容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類(lèi)，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙浮子流量計(jì) 、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤(pán)流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì) 及膜式氣量計(jì)等。渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)稱(chēng)為流量計(jì)中三類(lèi)重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品，作為十大類(lèi)型 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 流量計(jì)之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。 這種測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 可做非接觸式測(cè)量 ； 2． 為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)壓力損失 ； 3． 可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，對(duì)無(wú)阻撓測(cè)量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。其中，體積與時(shí)間之比，稱(chēng)為體積流量 ； 質(zhì)量與時(shí)間之比，稱(chēng)為質(zhì)量流量。 所以，如果流動(dòng)為穩(wěn)定流，流體密度為 ? ，由上式可以得到： vvmm QtqtqQ ?? ??? (2— 6) 從上面可以看出，累計(jì)流量的測(cè)量就是流體體積的測(cè)量或者流體質(zhì)量的測(cè)量。 3． 流量計(jì)特征曲線 流量計(jì)特性曲線是反映隨流量變化流量計(jì)性能變化的曲線。 5． 靈敏度 靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化 △ y 對(duì)輸入量變化 △ x 的比值。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。雷諾數(shù)就是表征流體流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)。 本章為以后各章節(jié)的分析奠定了一定的基礎(chǔ) 。這就是渦街流量計(jì)的基本原理。渦街流量計(jì)是一種數(shù)字式流量計(jì)，它輸出的脈沖信號(hào)的頻率與流量成線性關(guān)系，同時(shí)具有量程寬、重復(fù)性好 、 便于遠(yuǎn)距離無(wú)精度損失的傳輸。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 應(yīng)用中的問(wèn)題 由于溫度和壓力的變化會(huì)對(duì)流體的密度產(chǎn)生影響，所以在測(cè)量的時(shí)候必須對(duì)密度的實(shí)際值進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償采用以下公式 : 100)1( ????xx ??? (3— 5) 式中， ? 實(shí)際密度， kg/m3 0? 飽和蒸汽密度， kg/m3 1? 水密度， kg/m3 x 干度影響系數(shù) 其中飽和蒸汽密度 0? 和水 密度 1? ，干度影響系數(shù) X 依據(jù)蒸汽干度 S 查表。 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件主要包括單片機(jī)、傳感器、傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器、 A/D 轉(zhuǎn)換、 LCD顯示電路、芯片監(jiān)控電路、通信接口電路，如圖 41 所示： 傳 感 器 信 號(hào) 調(diào) 節(jié)器A / D 轉(zhuǎn) 換 A T 8 9 C 5 2L C D 顯 示R S 2 3 2 串 行 接 口看 門(mén) 狗 圖 41 硬件總體設(shè)計(jì)圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 傳感器部分電路 傳感器 利用伴隨漩渦分離的物理效應(yīng)，可以采用熱敏、力敏元件或通過(guò)光、聲調(diào)制方法等來(lái)檢測(cè)漩渦分離頻率。液柱式傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，但是測(cè)量結(jié)果只能就地讀取，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。它包括一個(gè) 用于傳感器激勵(lì)的可調(diào)節(jié)的電流源和一個(gè)三字節(jié)的可編程放大器 (PGA)。其中積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，且能作到高分辨率，但轉(zhuǎn)換速度較慢 ； 直接 A/D 轉(zhuǎn)換器是把模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，如逐次逼近型，并聯(lián)比較型等。 MAX187 有 2 種操作模式 ： 正常模式和休眠模式，將 SHDN 置為低電平進(jìn)入休眠模式，這時(shí)的電流消耗降到 10pA 以下。 用單片機(jī) AT89C52 的 P1 口來(lái)控制 MAX18