【正文】 。 主程序設(shè)計 系統(tǒng)上電后首先進行自檢，檢查各功能模塊電子器件是否正常工作，檢查完畢后進行各功能模塊初始化，掃描鍵盤， 有按鍵按下時執(zhí)行。這里說的抖 動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 哈爾濱理工大學學士學位論文 26 機械抖動，即當按鍵處于臨界區(qū)時產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，此過程持續(xù)時間為10~200ms。為了保證電平的有效性，按照圖 的接線方式，對每一路的按鍵都需要加一個上拉電阻。 其中，各個鍵的功能為： 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 (單機和多機通訊 )。 MAX813L 的第 1 腳與第 8 腳相連 ， 第 7腳接單片機的復位腳 ， 第 6 腳與單片機的 相連。 5．電源故障輸出端 (PFO)： 電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，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型點陣式 LCD如圖 48所示。 RST（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。這類單片機具有集成度高，性能價格比優(yōu)越的特點，在工業(yè)測量控制領(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。 哈爾濱理工大學學士學位論文 17 MAX187用采樣 /保持電路和比較寄存器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為 12位的數(shù)字信號，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 哈爾濱理工大學學士學位論文 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 ： %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)生標準信號 5．保護等級 ： IP65 傳感器信號調(diào)節(jié)器 MAX1450 傳感器信號調(diào)節(jié)器用于處理壓力傳感器送來的信號。 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。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中軟硬件設(shè)計應(yīng)遵循的要求： 1．明確系統(tǒng)測試、控制要求，盡量做到模塊化編程； 2．利用單片機指令系統(tǒng)功能強，尋址方式多的優(yōu)點，盡量編制出層次清楚，運行速度快，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)擴展與配置應(yīng)滿足測控功能需要并留有余地，以方便系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試和二次開發(fā)； 6．硬件盡可能簡單，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)計時應(yīng)注意適當?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)力檢測方法，梯形柱的長寬比與三角柱接近，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)更簡單，產(chǎn)生的漩渦強烈、排列規(guī)則，更便于檢測，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 “干校驗法 ”，即不必逐臺儀表進行實液標定，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 ? 成為簡單的正比 關(guān)系，因而檢測出漩渦的頻率，便可以測得流速，并以此推知其流量。 本章小結(jié) 本章介紹了流量的定義，流量測量中常用的術(shù)語，以及液體管內(nèi)流動的 基本知識，并且詳細敘述了測量流量時傳感器的各種特性，正確使用和測量傳感器的特性對實驗結(jié)果分析有很大幫助； 是正確進行流量測量的基礎(chǔ) 。 7． 雷諾數(shù) 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 測量管內(nèi)流體流量時往往必須了解其流動狀態(tài)、流速分布等。 提高靈敏度，可得到較高的測量精度。或?qū)⑴c特性曲線上各點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。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。如果流體的體積流量為 VQ ，質(zhì)量流量為 mQ ，那么，在時間間隔 △ t 內(nèi)流體流過的累積流量，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。 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 第 2章 流量測量基本概念 流量概念 流量定義 ： 流體流過一定截面的體積或者質(zhì)量與時間之比稱為通過該截面的流量。 超聲流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無 阻礙流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。 容積式流量計就是按照容積式測量方法設(shè)計的流量測量儀表。 電磁測量方法 電磁測量方法是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，針對具有導電性液體的流量測量方法。 哈爾濱理工大學學士學位論文 3 這種測量方法的缺點是 ： 1． 不適用于低雷諾數(shù)測量 ； 2． 需較長直管段 ； 3． 儀表系數(shù)較低 (與渦輪流量計相比 )； 4． 儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗。所有這些給我國科技工作者提出了要求 ： 制出性能更強、更加符合生產(chǎn)需要的流量測量系統(tǒng)，迎頭趕上國際先進水平 在流量測量儀表的 市場中，占比例最大的是差壓流量計 (占 28%)，其次是電磁流量計 (占 19%)、容積流量計 (占 17%)、超聲流量計 (占 4%)、渦街流量計 (占 4%)、質(zhì)量流量計 (占 %)。流量儀表的品種 、規(guī)格、準確度和可靠性尚不能滿足生產(chǎn)要求。%；測量范圍寬，可達 10： 1 或 20： 1；壓力損失??；輸出脈沖信號的頻率與流量成正比；無零點漂移；在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號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，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便。由于被測流體的特性如此復雜，測量條件又各不相同，從而產(chǎn)生了各種不同的測量方法和測量儀表。 微小流量的智能檢測在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學研究等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，能夠解決過程控制、生產(chǎn)科研中的很多問題。另外本文還設(shè)計了智能化單片機軟硬件系統(tǒng)并對系統(tǒng)進行了功能擴展，使整個系統(tǒng)不僅能夠準確實時地反映被測流量的大小，而且能夠?qū)崿F(xiàn)信號的遠程傳輸，為系統(tǒng)的智能化遠程控制提供條件。和溫度、壓力一樣，流量也是生產(chǎn)過程中的重要變量。 SCM。 由于流量是一個動態(tài)量，流量測量是一項復雜的技術(shù)。電磁流量計的計量精度高，但零點穩(wěn)定性差。我們要做的就是如何將壓力傳感器發(fā)出的信號進行處理 ，然后送到單片機，進行數(shù)學運算處理，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)展方向上緊跟國際發(fā)展的步伐。下面對幾種常見的流量測量方法 進行 簡要的介紹。 差壓式流量計就是按照差壓測量方法設(shè)計的流量測量儀表，差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為 ： 水力阻力式、離心式、動壓頭式、動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，在流量儀表中其使用量百分數(shù)不斷上升。 這種測量方法的缺點是 ： 1． 結(jié)果復雜，體積龐大 ； 2． 被測介質(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。 這種測量方法的缺點是 ： 1． 不能長 期保持校準特性 ； 2． 流體物性對流量特性有較大影響。 采用這種測量方法制造的超聲流量計有如下的廣泛應(yīng)用 ： ① 傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣 體。當流體的流動是隨時間變化的，為非定常流，此時流量隨時間不斷變化。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。 流量計的特性曲線可以通過對流量計進行理論分析而得到，而更為準確可靠的是對流量計進行標定得到，即在整個流量計的流量范圍內(nèi)進行一系列的實驗得到。如果傳感器的輸出和輸入之間是線性關(guān)系，則靈敏度 s 是一個常數(shù)。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。 lvvlssvFFmg ???? ??? 2Re (2— 7) 式中的動力粘度 ? 用運動粘度 ? 來代替，因為 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)下流體的運動粘度 ?動力粘度 ? 被測流體密度 由上式可知，雷諾數(shù)油的大小取決于三個參數(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。當這些漩渦排列成兩排 且 當兩排漩渦的間距 h 與同列中兩相鄰漩渦的間距 L 之比滿足 h/L= 時，就能得到穩(wěn)定的交替排列漩渦 。 物理模型 渦街流量計由殼體、漩渦發(fā)生體和放大器組成。一旦流量計的結(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，用圖解和公式推導的方法詳細分析了渦街流量計的工作原理和基本特性，并詳細闡明了渦街流量計如何與漩渦發(fā)生體結(jié)合，實現(xiàn)對應(yīng)力頻率的精確檢測，對在實踐中遇到的影響檢測精度的因素做了分析并給出了解決方法。 2．力敏元件檢測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械振動，用差動電容、電阻應(yīng)變片、壓電晶體、壓電陶瓷等檢測。壓變電阻式傳感器的靈敏度高、測量范圍廣、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)鞲衅餍盘栠M行補償，這使得它在低功耗和中等精度的應(yīng)用中最理想。因此我們在綜合考慮各種 A/D 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點的基礎(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 個引腳，外圍接線很少 ,體積小、速度快、精度高。 使用內(nèi)參考時，在電源開啟后，經(jīng)過 20ms 后參考引腳的 電容充電完成，可進行正常的轉(zhuǎn)換操作。 MAX187 電源需要加去耦合電容，常見的方法是用一個 電容和一個 電容 并聯(lián)。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 AT89C52 單片機 可以滿足 許多較復雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 主要功能特性： 1． 8k 可反復擦寫 (1000 次） Flash ROM 哈爾濱理工大學學士學位論文 19 2． 32 個雙向 I/O 口 3． 2568bit 內(nèi)部 RAM 4． 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 5．時鐘頻率 024MHz 6． 2 個串行中斷 7．可編程 UART 串行通道 8． 2 個外部中斷源 9．共 6 個中斷源 10． 2 個讀寫中斷口線 11． 3 級加密位 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 液晶作為一種顯示器件 ,以其特有的優(yōu)勢正廣泛應(yīng)用于測試儀器設(shè)備中。 2． CS1~CS3：芯片片選信號，低電平有效。 6． RES：復位信號，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關(guān)的抖動。 8 號引腳 WDO 由高電平變?yōu)榈碗娖健Ａ硗?，當電源電壓低于門限值 時，MAX813L也產(chǎn)生復位輸出，使單片機處于復位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復正常，可有效防止因電源電壓較低時單片機產(chǎn)生錯誤的動作。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)用場合。 2. 2 鍵為選擇功能鍵。 C 語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并可以調(diào)用匯編語言的子程序。程序清單見附錄，程序流程圖如圖 54 所示： 開 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 在 PC 內(nèi)接有 PC16550（和 8250 兼容）串