【正文】 。 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， 有按鍵按下時(shí)執(zhí)行。這里說(shuō)的抖 動(dòng)是鍵盤的起始地址設(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。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。 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。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 )。 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。 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? 9． SLA、 SLK：背光燈電源。 R/W=1，為讀選通； R/W=0，為寫選通。 MSCG19264型點(diǎn)陣式 LCD如圖 48所示。 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。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。發(fā)完脈沖后應(yīng)將 CS 置為高電平。 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。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。 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)。 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。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?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。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。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。 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) 。 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。 提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度?；?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。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。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。 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。 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。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。 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。 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。 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)。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 %)。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。%；測(cè)量范圍寬，可達(dá) 10： 1 或 20： 1；壓力損失??；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。由于被測(cè)流體的特性如此復(fù)雜，測(cè)量條件又各不相同，從而產(chǎn)生了各種不同的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x表。 微小流量的智能檢測(cè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，能夠解決過(guò)程控制、生產(chǎn)科研中的很多問(wèn)題。另外本文還設(shè)計(jì)了智能化單片機(jī)軟硬件系統(tǒng)并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了功能擴(kuò)展，使整個(gè)系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地反映被測(cè)流量的大小，而且能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸，為系統(tǒng)的智能化遠(yuǎn)程控制提供條件。和溫度、壓力一樣，流量也是生產(chǎn)過(guò)程中的重要變量。 SCM。 由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，流量測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。電磁流量計(jì)的計(jì)量精度高，但零點(diǎn)穩(wěn)定性差。我們要做的就是如何將壓力傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行處理 ，然后送到單片機(jī)，進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理，得到所需的結(jié)果。產(chǎn)品在微型化、集成化、智能化、總線化等發(fā)展方向上緊跟國(guó)際發(fā)展的步伐。下面對(duì)幾種常見(jiàn)的流量測(cè)量方法 進(jìn)行 簡(jiǎn)要的介紹。 差壓式流量計(jì)就是按照差壓測(cè)量方法設(shè)計(jì)的流量測(cè)量?jī)x表，差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為 ： 水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式等。 70、 80 年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì)，在流量?jī)x表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 結(jié)果復(fù)雜，體積龐大 ； 2． 被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大 ； 3． 不適用于高、低溫場(chǎng)合 ； 4． 大部分儀表只適用于潔凈單相流體 ； 5． 產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 不能長(zhǎng) 期保持校準(zhǔn)特性 ； 2． 流體物性對(duì)流量特性有較大影響。 采用這種測(cè)量方法制造的超聲流量計(jì)有如下的廣泛應(yīng)用 ： ① 傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣 體。當(dāng)流體的流動(dòng)是隨時(shí)間變化的，為非定常流，此時(shí)流量隨時(shí)間不斷變化。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。 流量計(jì)的特性曲線可以通過(guò)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行理論分析而得到，而更為準(zhǔn)確可靠的是對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定得到，即在整個(gè)流量計(jì)的流量范圍內(nèi)進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)得到。如果傳感器的輸出和輸入之間是線性關(guān)系，則靈敏度 s 是一個(gè)常數(shù)。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。 lvvlssvFFmg ???? ??? 2Re (2— 7) 式中的動(dòng)力粘度 ? 用運(yùn)動(dòng)粘度 ? 來(lái)代替，因?yàn)?v??? ，則 ??? vllv ??Re (2— 8) 式中 ： v流體的平均速度 l流束的定型尺寸 ?在工作狀態(tài)下流體的運(yùn)動(dòng)粘度 ?動(dòng)力粘度 ? 被測(cè)流體密度 由上式可知，雷諾數(shù)油的大小取決于三個(gè)參數(shù)，即流體的速度、流束的定型尺寸以及工作狀態(tài)下的粘度。當(dāng)這些漩渦排列成兩排 且 當(dāng)兩排漩渦的間距 h 與同列中兩相鄰漩渦的間距 L 之比滿足 h/L= 時(shí)，就能得到穩(wěn)定的交替排列漩渦 。 物理模型 渦街流量計(jì)由殼體、漩渦發(fā)生體和放大器組成。一旦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)確定 ， 流體振蕩就服從一定的客觀規(guī)律，其振蕩頻率不能人為地改變，因而儀表常數(shù)及其變化規(guī)律是客觀的。 本章小結(jié) 本章介紹了渦街流量計(jì)，用圖解和公式推導(dǎo)的方法詳細(xì)分析了渦街流量計(jì)的工作原理和基本特性，并詳細(xì)闡明了渦街流量計(jì)如何與漩渦發(fā)生體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力頻率的精確檢測(cè)，對(duì)在實(shí)踐中遇到的影響檢測(cè)精度的因素做了分析并給出了解決方法。 2．力敏元件檢測(cè)方法漩渦分離造成的交變差壓、交變升力或者交變升力引起的機(jī)械振動(dòng)，用差動(dòng)電容、電阻應(yīng)變片、壓電晶體、壓電陶瓷等檢測(cè)。壓變電阻式傳感器的靈敏度高、測(cè)量范圍廣、頻率響應(yīng)快 ，但是易受電阻片結(jié)構(gòu)、貼片用膠、貼片工藝以及工作環(huán)境溫度影響。 MAX1450 能夠?qū)鞲衅餍盘?hào)進(jìn)行補(bǔ)償，這使得它在低功耗和中等精度的應(yīng)用中最理想。因此我們?cè)诰C合考慮各種 A/D 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選取了逐次逼近式的具有串行總線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 MAXl87，它僅有 8 個(gè)引腳，外圍接線很少 ,體積小、速度快、精度高。 使用內(nèi)參考時(shí)，在電源開(kāi)啟后，經(jīng)過(guò) 20ms 后參考引腳的 電容充電完成，可進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)換操作。 MAX187 電源需要加去耦合電容，常見(jiàn)的方法是用一個(gè) 電容和一個(gè) 電容 并聯(lián)。 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī) 可以滿足 許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 主要功能特性： 1． 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 2． 32 個(gè)雙向 I/O 口 3． 2568bit 內(nèi)部 RAM 4． 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 5．時(shí)鐘頻率 024MHz 6． 2 個(gè)串行中斷 7．可編程 UART 串行通道 8． 2 個(gè)外部中斷源 9．共 6 個(gè)中斷源 10． 2 個(gè)讀寫中斷口線 11． 3 級(jí)加密位 12．低功耗空閑和掉電模式 13．軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 液晶作為一種顯示器件 ,以其特有的優(yōu)勢(shì)正廣泛應(yīng)用于測(cè)試儀器設(shè)備中。 2． CS1~CS3：芯片片選信號(hào)，低電平有效。 6． RES：復(fù)位信號(hào)，低電平有效。該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。 8 號(hào)引腳 WDO 由高電平變?yōu)榈碗娖?。另外，?dāng)電源電壓低于門限值 時(shí)，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。它適用于設(shè)備之間的通訊距離不大、傳送速率最大為 20K 波特率的應(yīng)用場(chǎng)合。 2. 2 鍵為選擇功能鍵。 C 語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并可以調(diào)用匯編語(yǔ)言的子程序。程序清單見(jiàn)附錄，程序流程圖如圖 54 所示： 開(kāi) 始是 否 有 鍵 閉 合延 遲 去 抖是 否 有 鍵 閉 合掃 描 取 鍵 值閉 合 鍵 釋 放結(jié) 束NNN 圖 54 鍵盤程序流程圖 RS232 接口程序設(shè)計(jì) 在 PC 內(nèi)接有 PC16550（和 8250 兼容）串