【正文】 7 的轉(zhuǎn)換。 AT89C52 采用 Intel 內(nèi)核技術(shù)，結(jié)合 ATMEL 公司閃存技術(shù)制造，性能穩(wěn)定可靠， 哈爾濱理工大學學士學位論文 18 在程序不太復雜的情況下，無需擴展外部存儲器，因此，對于追求輕巧靈便的產(chǎn)品而言，則顯得尤為重要。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。 MSCG19264的圖形 LCD為 TRULY公司生產(chǎn)的 19264單色模塊 M19264， 其接口為 8位并行總線方式 ， 顯示驅(qū)動控制電路由三片列驅(qū)動器 KS0108B和一片行驅(qū)動器KS0107B組成，屬行列驅(qū)動及控制合一的驅(qū)動電路，只需外接振蕩電路即可工作。 5． E：讀 /寫使能信號。 圖 48 MSCG19264 電路圖 芯片監(jiān)控電路的設(shè)計 為防止單片機程序的跑飛或死機，電路硬件中加入了具有 “看門狗 ”功能的芯片MAX813L， MAX813L 是 MAXIM 公司推出的低成本微處理器監(jiān)控芯片，此芯片可監(jiān)控單片機的工作，在上電和掉電的情況下可輸出一個復位信號 RESET，同時具有“ 看門狗 ” 功能以監(jiān)視程序的運行。 6．看門狗信號輸入端 (WDI)： 程序正常運行時，必須在小于 的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門 狗定時器。在軟件設(shè)計中， 不斷輸出脈沖信號，如果因某種原因 單片機進入死循環(huán)，則 無脈沖輸出。 RS232 是由美國電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)正式公布的、在異步串行通訊中應(yīng)用最廣的標準總線。在選擇好要置的儀表參數(shù)后，其最高位開始閃爍，此時按 1 鍵，閃爍位將右移一位，此時配合 3 鍵調(diào)節(jié)該位大小。 圖 412 鍵盤接口 本章小結(jié) 本章對系統(tǒng)的單片機硬件電路及外圍電路的設(shè)計的介紹中，闡明了系統(tǒng)芯片的選型原因和芯片特點，并對單片機的外圍電路 ： A/D 轉(zhuǎn)換電路、傳感器信號調(diào)節(jié)器電路、LCD 顯示電路進行了詳細的介紹和分析，對單片機的外圍電路 ： 控制信號輸出電路 ，鍵盤接口電路 和通信接口 電路 進 行了 詳細的 介紹。消除鍵盤抖動可以使用硬件去抖或軟件去抖方法。C 語言提供了完備的規(guī)范化流程控制線結(jié)構(gòu)，對于大型程序可按功能分成若干模塊，程序直觀便于管理，對于像本文介紹的這樣比較復雜的系統(tǒng)采用 C 編程可以更容易實現(xiàn)。 3. 3 鍵為數(shù)值調(diào)整功能鍵。 圖 411 RS232 接口 鍵盤接口的設(shè)計 鍵盤是單片機系統(tǒng)中進行人機對話的基本接口，是單片機系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入的重要方式。當 PFI 低于 時，電源故障輸出腳第 5 腳 PFO 變低，可引起 AT89C52 中斷，進行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。手動復位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復位信號輸出。 2．工作電源 (VCC)： 接 +SV 電源。 RES可與 MPU相連，由 MPU控制；也可直 接 接 VCC， 使之不起作用。 3． RS：數(shù)據(jù) /指令選擇信號。而液晶顯示器（ LCD） 具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄和可編程驅(qū)動等其它顯示 器件 無法比擬的優(yōu)點 ,不僅可以 顯示數(shù)字、字符 ,還可以顯示各種圖形、曲線及漢字 ,并且可實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫、閃爍、文本特征顯示等功能 ,日益成為智能儀器儀表和測試設(shè)備的首選顯示器件 。 AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 4 腳為參考端接一個 的電容，這是使用內(nèi)部 參考電壓方式。這時可在 SCLK 端輸入一串脈沖將結(jié)果從 DOUT 端移出，讀入單片機中處理。三線串行接口，兼容 SPI， QSPI， Microwire 總線。 圖 43 MAX1450 引腳圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 15 圖 44 MAX1450 與單片機連接圖 MAX1450 的各個引腳功能如下： 表 41 MAX1450 引腳功能 管腳號 代號 功能 1 INP 正傳感器輸入 1 16 IC 內(nèi)部連接，斷開連接 4 SOTC 偏移量 TC 輸入符號位 5 SOFF 偏移量輸入符號位 6 A1 PGA 獲得設(shè)置輸入 7 A0 PGA 獲得設(shè)置 LSB 輸入 8 OFFOC 偏移量 TC 調(diào)節(jié) 9 OFFSET 偏移量調(diào)節(jié)輸入 10 BBUF 緩沖橋式電壓輸出 11 FSOTRIM 電橋驅(qū)動電源設(shè)置輸入 13 A2 PGA 獲得設(shè)置 MSB 輸入 14 OUT PGA 輸出電壓 15 DDV 正供電電壓輸出 17 ISRC 電流源參考 18 SDRIVE 傳感器激勵電源輸出 19 SSV 負供電電壓輸出 20 INM 負傳感器信號輸入 哈爾濱理工大學學士學位論文 16 信號調(diào)理電路的設(shè)計 為了進行數(shù)字量和控制系統(tǒng)的處理，我們需 要設(shè)計一個模數(shù)轉(zhuǎn)化電路，將從濾波器傳來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳入單片機進行處理。因此，研究的渦街流量計系統(tǒng)使用壓電式壓力傳感器來測量流體的壓力。 4．聲、光信號調(diào)制檢測方法利用聲束光束通過渦街時受到漩渦的調(diào)制，由接收聲強光強 或相位的脈動頻率得到漩渦分離頻率。在本測量系統(tǒng)中，單片機作為整個系統(tǒng)的 核心部件，使系統(tǒng)增強了數(shù)據(jù)處理、自診斷、顯示與報警等功能。此外還可以采用以上 5 種柱型的修改形狀或變形，以及幾種基本形狀組合在一起的組合柱型。 渦街流量計是一種無運動部件的流量計，按其原理分類屬于振蕩型流量計。 圖 31 卡門渦街原理圖 實驗表明，漩渦分離頻率，即單位時間內(nèi)在由柱體一側(cè)產(chǎn)生的漩渦數(shù)目 f 與流體速度 v 成正比，與柱體迎流面的寬度 d 成反比，即 ： dvStf ? (3— 1) 其中： f 漩渦分離頻率 (Hz ) St 斯特勞哈爾數(shù)（無量綱）。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù) Re20xx 為層流狀態(tài)， Re4000為紊流狀態(tài)， Re=20xx~4000 為過渡狀態(tài)。只有當輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會發(fā)生變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度(非線性誤差 )就是這個近似程度的一個性能指標。 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 2． 動態(tài)特性 所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。 設(shè)流體通過截面中的某一微小面積為 dF ， 并 且選 取通過該微小面積流體的流速為 u ，則流體通過微小面積 dF 的體積流量 dq ，為 ： udFdq? (2— 1) 流體通過整個截面積的體積流量 q， 可用對截面積 F 積分求出 ： ?? udFq (2— 2) 質(zhì)量流量可以用流體體積流量與流體密度之積來表示。 研究內(nèi)容 本文在對流量測量的各種方法和流量儀表的 發(fā)展動態(tài)進行綜述的基礎(chǔ)上， 通過對卡門渦街原理的理解和公式的推導，得出流量和應(yīng)力頻率的關(guān)系。 超聲測量方法 超聲測量方法是通過檢測流體流動對超聲束 (或超聲脈沖 )的作用 來 測量流量的方法。 渦輪測量方法 渦輪測量方法采用多葉片的浮子 (渦輪 )感受流體平均流速，從而推導出流量或總量。 這種測量方法的缺點是 ： 1． 不能測量電導率很低的液體，如石油制品 ； 2． 不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體 ； 3． 不能用于較高溫度。 這種測量 方法的主要優(yōu)點是 ： 1． 應(yīng)用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長 ； 2． 應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬 ； 3． 檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。 渦街流量計就是根據(jù)渦街測量方法設(shè)計的。 高檔、大型儀器設(shè)備幾乎全部依賴進口。據(jù)國外資料表明，在不同的工業(yè)部門 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 中所使用的流量儀表占整個儀表總數(shù)的 15~30%。質(zhì)量流量計主要用于質(zhì)量流量的檢測。此外就液體而言，還存在粘度大小 不 同等情況。流量 的 計量是計量科學技術(shù)的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟、國防建設(shè)、科學研究有密切的關(guān)系。渦街流量計以其自身的一系列優(yōu)點己經(jīng)成為流量測量儀表家庭中不可缺少的一員，在計量檢測中發(fā)揮著越來越大的作用。 本文研究一種適用于微小流量信號檢測的流量測量系統(tǒng)，該流量計是基于渦街流量計原理，即流體產(chǎn)生漩渦，漩渦分離產(chǎn)生應(yīng)力，漩渦的分離頻率等同于應(yīng)力的 變化頻率，通過測量應(yīng)力的周期變化知道漩渦分離頻率，從而準確的反映被測液體的流速。做好這一工作，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進科學技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用。因此，為準確的測量流量，就必須研究不同流體在不 同條件下的流量測量方法，并提供相應(yīng)的測量儀表。而渦街流量計精度較高，一般為測量值的177。隨著儀表智能化技術(shù)的發(fā)展，流量儀表的發(fā)展非常迅猛。 近年來，我國廣大科技工作者借鑒國外一些先進的自動計量技術(shù)，并結(jié)合我國國情進行改進，將先進的傳感器技術(shù)與微電腦技術(shù)引入到流量計中，使得流量計向多功能、高精度、易安裝、高性價比、便于集散控制的方向跨進了一步。它按頻率檢出方式可分為 ： 應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。 這種測量方法的缺點是 ： 1． 測量精度普遍偏低 ； 2． 范圍 窄，一般僅 3： 1~ 4： l； 3． 現(xiàn)場安裝條件要求高 ； 4． 壓損大 (指孔板、噴嘴等 )。 采用這種測量方法制造的電磁流量計應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程 ； 中小口徑常用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液 和黑液，化學工業(yè)的強腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿 ； 小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學等有衛(wèi)生要求的場所。 渦輪流量計就是按照渦輪測量方法設(shè)計的流量測量儀表。超聲流量計就是根據(jù)超聲測量方法設(shè)計的。然后設(shè)計了壓電式壓力傳感器及壓力信號調(diào)節(jié)器和 A/D 轉(zhuǎn)換電路，把采集的數(shù)字信號傳遞給單片機進行處理，最后由 LCD 顯示并交給上位機處理數(shù)據(jù)。若質(zhì)量流量為 Q ，流體密度為 ? ，則 ： qQ?? uF?? (2— 3) 上 式中，體積流量的單位為 m3/s 或 m3/h ； 質(zhì)量流量的單位為 kg/s 或 kg/h。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應(yīng)來表示。 擬合直線的選取有多種方法。例如，某位移傳 感器，在位移變化 mm1 時，輸出電壓變化為 mV200 ，則其靈敏度應(yīng)表示為 mmmV/200 。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。在不同的流動狀態(tài)下，流體的運動規(guī)律 .流速的分布等都是不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速 v 與最大流速 maxv 的比值也是不同的。對于一定柱形在一定流量范圍內(nèi)是雷諾數(shù)的函數(shù)。同屬于這類流量計還有漩渦進動型流量計 ， 振蕩射流型流量計。 組合柱體能在柱體長度方向上同步地分離出漩渦，并且在盡可能寬的流速范圍內(nèi)分離出 穩(wěn)定、規(guī)則的渦街 。單片機的加入，可以 用 軟件代替硬件實現(xiàn)某些功能，使儀表結(jié)構(gòu)大大簡化、體積減小、成本降低，而工作的可靠性、靈活性及儀表的功能大為提高。 由于渦街流量計是利用流體自身的規(guī)則振蕩來計量流量的，因而對流體的速度分布及流動噪聲，比較敏感，因此在應(yīng)用過程中對管道安裝狀況要求較高。 壓力傳感器選擇 TPF 系列傳感器。 A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。 MAX187 有 8 腳 DPI 封裝和 16 腳 DPI 封裝 2 種，圖 45 給出封裝的引腳排列。數(shù)據(jù)讀取完成后將 CS 置為高電平。輸入模擬信號的電壓范圍為 0~，如模擬輸入電壓不在這個范圍要外加電路進行電壓范圍的變換。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 液晶顯示器按功能分為段位式 LCD、字符式 LCD和點陣式 LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點陣式 LCD不僅能顯示字符，還可以顯示漢字及各種圖形，并且可實現(xiàn)屏幕的上下左右滾動顯示，反轉(zhuǎn)顯示以及顯示閃爍等功能，用途十分廣泛。 RS=1，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線 上的是數(shù)據(jù)； RS=0，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是指令或讀出的狀態(tài)。 7． Vdd、 Vss： 邏輯電源。 3．電源接地端 (GND)： 接 V0 參考電平。 8．看門狗信號輸出端 (WDO)： 正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖?。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。 按鍵電路考慮到設(shè)計的儀表主要用來測量流量，所以鍵盤并不需要很多按鍵。按下 3 鍵，就會使相應(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