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正文內(nèi)容

基于at89c51為核心的單片機(jī)氣體渦輪流量計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2025-04-03 08:35 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 外部程序存儲器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時(shí), /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET;當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存 儲器。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V編程電源( VPP)。 XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。 3 AT89C51 芯片方框圖 圖 33 鍵盤液晶顯示部分 鍵盤模塊 系統(tǒng)的參數(shù)輸入需要通過按鍵來實(shí)現(xiàn),鍵盤電路比較簡單,本系統(tǒng)只需要四個(gè)按鍵,分別是數(shù)字加↑鍵、數(shù)字減↓鍵、設(shè)置鍵和確認(rèn)鍵。其中按下加減鍵可以調(diào)整參數(shù)加一和減一,按下設(shè)置鍵可以改 變對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置同時(shí)可以進(jìn)行移位操作,當(dāng)設(shè)置完畢以后按確認(rèn)鍵即可完成。電路如圖 317 R 2 310KR 2 410KR 2 210K+ 3 .0 VS2 S3 S4R 2 510K S1設(shè)置 加 減 確定P2.7P2.6P2.5P2.4 圖 34 鍵盤電路圖 在一個(gè)鍵盤中使用了一個(gè)瞬時(shí)接觸開關(guān),單片機(jī)可以很容易的檢測到閉合。當(dāng)開關(guān)打開時(shí),邏輯電平為 1,當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),邏輯電平為 0。智能儀器 CPU對鍵盤進(jìn)行掃描時(shí),要兼顧兩方面的問題:一要及時(shí),以保證用戶的每一次按鍵都能做出響應(yīng);二要掃描不能占用過長時(shí)間, CPU還有其它任務(wù)要處理,因此要根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)逆I盤工作方式。 在鍵盤的設(shè)計(jì)過程中,還要考慮一些細(xì)節(jié)。這個(gè)細(xì)節(jié)就是按下按鍵的前后都會有抖動(dòng),而抖 動(dòng)的過程中會有很多低電平,如果不消除這種抖動(dòng),就會引起系統(tǒng)的誤動(dòng)作,在本系統(tǒng)中在軟件上利用延時(shí)判斷來消除按鍵按下時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)。 顯示模塊 顯示模塊是人機(jī)接口的一個(gè)重要組成部分,友好的顯示界面能夠方便操作者的讀數(shù)和進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。本測量系統(tǒng)的顯示屏需要完成顯示測得的瞬時(shí)流量與累計(jì)流量,電池電量等信息,并提供用戶簡單的參數(shù)設(shè)置界面。 通信模塊 為了達(dá)到理想的設(shè)計(jì)結(jié)果我們采用傳輸距離長,傳輸速度快的 RS485 通訊接口協(xié)議來實(shí)現(xiàn)流量計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸。 RS485 簡介 RS485 是一個(gè)電氣接 口規(guī)范,它只規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性,而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和通信協(xié)議。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)基于單對平衡線的多點(diǎn)、雙向(半雙工)通信鏈路,是一種極為經(jīng)濟(jì)、并具有相當(dāng)高噪聲抑制、傳輸速率、傳輸距離和寬共模范圍的通信平臺。 RS485 接口的主要特點(diǎn)如下: ? 平衡傳輸 ? 多點(diǎn)通信 ? 驅(qū)動(dòng)器輸出電壓(帶載): ≥|| ? 接收器輸入門限: 177。200MV ? 7V 至 +12V 總線共模范圍 ? 最大輸入電流: (12VIN/7VIN) ? 最大總線負(fù)載 :32 個(gè)單位負(fù)載 (UL) ? 最大傳輸 速率 :10MBPS ? 最大電纜長度 :4000 英尺 串行通信協(xié)議介紹 串行通信是指 一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式。 串行通信要求發(fā)送和接收雙方必須遵守統(tǒng)一的規(guī)定,這樣才能保證通訊的正常進(jìn)行。這些對數(shù)據(jù)傳送方式的規(guī)定就是通信協(xié)議,通信協(xié)議包括數(shù)據(jù)格式和時(shí)間限制等方面的定義和要求等。通訊信協(xié)議可以由用戶自己定制,也可以采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。 串行通 信 的特點(diǎn)是:數(shù)據(jù)位傳送按位順序進(jìn)行,最少只需一根傳輸線即可完成,成本低但 傳 送速度慢。串行通 信 的距離可以從幾米到幾千米。 根據(jù)信息的傳送方向,串 行通 信 可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工;信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送稱為半雙工;信息能夠同時(shí)雙向傳送則稱為全雙工 。 串行通訊又分為異步通 信 和同步通 信 兩種方式。在單片機(jī)中,主要使用異步通 信方式。 在線路上,異步傳送的數(shù)據(jù)是以字符為單位來傳送的(即面向字符)。其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在線路上的傳送,各個(gè)字符可以是斷續(xù)的,也可以是連續(xù)的,由發(fā)送方根據(jù)需要來控制。在異步傳送時(shí),收發(fā)雙方有自己的時(shí)鐘源,來控制發(fā)送的速率和接收的采樣時(shí)刻。為了克服數(shù)據(jù)傳輸時(shí),雙方時(shí)鐘的不一致性以及時(shí)鐘偏差的累積而引起 的數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤,異步傳輸過程中采取了兩項(xiàng)技術(shù):一是通訊雙方在通信速率、每個(gè)字符總長度上,必須要做預(yù) 先的約定。二是接收方需要采用字符再同步技術(shù),即每接收一個(gè)字符都要進(jìn)行一次起始位的識別和定位。 異步通信協(xié)議規(guī)定包括 ( 1) 數(shù)據(jù)格式規(guī)定 異步通信接口規(guī)定起始位為 1bit,數(shù)據(jù)位 58bit,奇偶校驗(yàn)位 1bit,但它不是必須的,停止位可以是 1bit, 2bit。 ( 2) 波特率設(shè)置 通信線上傳送的所有位信號都保持一致的信號維持時(shí)間,每一位的寬度都由數(shù)據(jù)傳送速度確定,而傳送速度是以每秒多少個(gè)二進(jìn)制位來度量的, 這個(gè)速度叫波特率。如果數(shù)據(jù)以每秒 9600個(gè)二進(jìn)制位在通信線上傳送,那么這個(gè)傳送速度為 9600波特 /秒。通信雙方的波特率設(shè)置必須一致才能進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。 ( 3) 通訊中的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)方式除奇偶校驗(yàn)外,還可以通過累加和校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)等方式進(jìn)行糾錯(cuò) 接口電路設(shè)計(jì) RS一 485標(biāo)準(zhǔn)接口為差分驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),它通過傳輸線驅(qū)動(dòng)器把邏輯電平變換為電位差,完成信號傳遞,具有傳輸速率快,傳遞距離長 (理論可達(dá) 1200m),抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。允許一對雙絞線上一個(gè)發(fā)送器多個(gè)負(fù)載設(shè)備。采用 MAX1483將單片機(jī) TTL電 平轉(zhuǎn)換為 485電平,電路如圖 3所示。圖中 RXD、 T)(D是單片機(jī)的串行口,輸出經(jīng)過驅(qū)動(dòng)芯片 MAX1483與 RS485總線相連。 P15(上電時(shí)為高電平 )經(jīng) 74LS14后接/ RE和 DE,可以保證在上電后接收數(shù)據(jù),防止上電總線沖突。 其電路圖圖下圖 35 圖 35 第四章 軟件部分設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 流量計(jì)的 主程序?yàn)榱髁績x的監(jiān)測程序,程序首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化,清各工作單元,置計(jì)數(shù)器及標(biāo)志位初值,自檢指示燈,開中斷,啟動(dòng)計(jì)數(shù)器,然后進(jìn)行頻率數(shù)據(jù)采集。儀器采用微型鍵盤和 LED指示燈相配合,使儀器的各 種功能清晰有序 。主程序流程圖如下圖 41 圖 41 開始 系統(tǒng)初始化 設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初值和程序運(yùn)行標(biāo)志初值 采集實(shí)時(shí)頻率數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)處理 串口數(shù)據(jù)輸出 LED 數(shù)據(jù)顯示 有新數(shù)據(jù)么? 中斷服務(wù)器子程序 是 否 中斷程序 進(jìn)入中斷服務(wù)程序共有 3 種類型的中斷源,分別如下: ? 定時(shí)器中斷 定時(shí)器中斷根據(jù)定時(shí)時(shí)間的不同,分別設(shè)置 液晶 刷新標(biāo)志位、 溫度、壓力檢測標(biāo)志位 及斷電保護(hù)標(biāo)志位。并設(shè)定延時(shí)判斷按鍵是否為干擾信號。 ? 接收中斷 串口接收中斷主要接收通信模塊向單片機(jī)返回的字節(jié)命令。根據(jù)返回的字節(jié),系統(tǒng)得到流量的相關(guān)信息,并判斷通訊是否正常,然后設(shè)置標(biāo)志位并執(zhí)行相應(yīng)的操作。 ? 外部中斷 程序流程圖如下圖 42 . 圖 42 中斷開始 開中斷,斷點(diǎn)和現(xiàn)場保護(hù) 溫壓檢測標(biāo)志位置 液晶刷新標(biāo)志位置 關(guān)中斷,斷點(diǎn)和現(xiàn)場保護(hù) 中斷返回 電平中斷 流量計(jì)算子程序 鍵盤中斷 判斷是哪個(gè)按鍵 相應(yīng)標(biāo)志位置 通信標(biāo)志位置 定時(shí)中斷 串行通信中斷 否 否 否 是 是 是 是 4. 3 流量檢測程序 軟件設(shè)計(jì)的核心是頻率測量,通常頻率的測量方法主要有 2種方法 1)直接測量法,即在一定的閘門時(shí)間內(nèi)測量被測信號的脈沖個(gè)數(shù)。 2)問接測量法,例如周期測頻法、 V— F轉(zhuǎn)換法等。間接測頻法僅適用測量低頻信號。 渦輪脈沖的數(shù)量和頻率是氣體流量和流速的反映,本測量儀表利用AT89C51 單片機(jī)的外部電平中斷方便準(zhǔn)確的完成了采集工作,簡化了外圍電路,提高了可靠性。當(dāng)有氣體流 動(dòng)時(shí),經(jīng)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號的上升沿或下降沿引起單片機(jī)相應(yīng)管腳的中斷,每檢測到一個(gè)上升沿或下降沿時(shí),計(jì)數(shù)器加 1,當(dāng)加到儀表系數(shù)時(shí),累計(jì)流量值增加 1m3 ,同時(shí)計(jì)數(shù)器清零,根據(jù)固定時(shí)間段內(nèi)檢測到的脈沖數(shù)可得到瞬時(shí)流量值,其流程圖見圖 43。 圖 43 電平中斷 脈沖計(jì)數(shù)器加 1 脈沖總數(shù)超過儀表系數(shù) 累計(jì)流量加 1 脈沖計(jì)數(shù)器清零 計(jì)算瞬間流量 子程序結(jié)束 否 是 通常頻率的測量方法主要有 2種方法: 1)直接測量法,即在一定的閘門時(shí)間內(nèi)測量被測信號的脈沖個(gè)數(shù)。 2)問接測量法,例如周期測頻法、 V— F轉(zhuǎn)換法 等。間接測頻法僅適用測量低頻信號。 功能 模 塊程序 除 了主程序外,儀器通過鍵盤輸入命令,可隨時(shí)得到用戶所需的結(jié)果,這就要用到功能程序塊。功能程序塊包括鍵盤、顯示和通信等功能塊。鍵盤子程序功能是尋找是否有鍵按下,輸入鍵值,然后根據(jù)不同的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的功能子程序;顯示功能塊的 作用是根據(jù)用戶的需要轉(zhuǎn)入相應(yīng)的入口參數(shù),再經(jīng)過碼值轉(zhuǎn)換, 送至顯示緩沖區(qū)中,最后由通用顯示子程序?qū)@示緩沖區(qū)中的字碼轉(zhuǎn)換成段碼送入顯示器中,顯示各種字型;通信功能塊是根據(jù)設(shè)定的參數(shù)執(zhí)行通信功能,或者根據(jù)通信要求傳遞檢測到的流量值。 各模塊采用標(biāo)志傳遞執(zhí)行方式,即該模塊允許執(zhí)行 的 標(biāo)志建立時(shí)執(zhí)行該模塊,否則跳過該模塊,其他模塊不斷重復(fù)執(zhí)行。平時(shí)系統(tǒng)中各任務(wù)子程序處于閑置狀態(tài),僅當(dāng)有相應(yīng)消息產(chǎn)生時(shí)才執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。系統(tǒng)程序主要由三部分組成:系統(tǒng)主程序,各任務(wù)處理子程序,中斷服務(wù)程序。其中系統(tǒng)主程序用來根據(jù)標(biāo)志位來調(diào)度相應(yīng)的任務(wù),任務(wù)處理子程序主要用來完成一定的獨(dú)立功能,中斷服務(wù)程序主要用來產(chǎn)生相應(yīng)的標(biāo)志位。 第五章 總結(jié) 渦輪流量 傳感器作為現(xiàn)在工業(yè)生活中測量檢測的重要工具,有著廣闊的前景和意義,是關(guān)系到未來經(jīng) 濟(jì)建設(shè)的重要技術(shù)。本次課題以對流量計(jì)的結(jié)構(gòu),特點(diǎn),功能入手,對渦輪流量計(jì)的工作原理,信號采集,傳輸協(xié)議進(jìn)行了廣泛的研究。 有以下成果和收獲。 1) 通過研究對當(dāng)今流量計(jì)的發(fā)展,種類進(jìn)行了深入研究,對當(dāng)前各種主流流量計(jì)的工作原理,優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述總結(jié)分類。 系統(tǒng)的對流量計(jì)總體發(fā)展,演變,分類,以及工作原理 有了深入認(rèn)識。 2) 完成了基于 AT89C51單片機(jī)的渦輪流量計(jì)的軟硬件設(shè)計(jì),并對該芯片的各參數(shù)有了進(jìn)行了一定的闡述和總結(jié)。 并基于此芯片的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì), 3) 程 序設(shè)計(jì) 采用模塊話的思路,通過 流量傳感變送模塊,主控 CPU智能模塊, LED數(shù)碼管顯示模塊和上位機(jī)通訊模塊 等 4個(gè)模塊完成了信號從采集到變送到顯示模塊顯示的過程。每個(gè)子模塊 程序 都有單獨(dú)完成其功能,然后通過通訊接口,鍵盤模塊等功能模塊形成有機(jī)的整體 ,并且程序簡練可移植性強(qiáng) 參考文獻(xiàn)(四號、黑體、頂格) ( 1) 聯(lián)合站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),張巖松,摘自《油氣田地面工程》 09年 28卷 8期 ( 2) 基于壓力傳感器的風(fēng)速風(fēng)壓測量系統(tǒng)與無線數(shù)據(jù)傳輸,張翼飛 孫以材 潘國峰,傳感器世界》 09年 3期 ( 3) 用于非接觸量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅?,劉景? 蘇明,《國外內(nèi)燃機(jī)車》 08年 3期 ( 4) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸及融合技 術(shù) ,章書勒 郭迪 肖明波, 《現(xiàn)代電子技術(shù)》 2021年 32卷 18期‘ ( 5) 短距離無線數(shù)據(jù)低功耗傳輸協(xié)議研究 , 王琢玉 方晨 劉昊 , 《 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 》 ( 6) 渦輪流量計(jì)的原理及應(yīng)用, 史登躍 侯芬 閆麗瑾,儀器儀表與分析監(jiān)測》2021 年第 2 期 ( 7) “ 流量測量方法與儀表選用”講座,孫淮清,《自動(dòng)化儀表》第卷第期卯年月 ( 8) 渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)介析及使用,王興才 王力勇,航空計(jì)測技術(shù) ( 9) 渦輪流量計(jì)綜述,田莊,公用科技第 1996卷年第 10期 一種基于 RS 485 接口的通信方法,王明衍 趙毅,中文核心期刊 《微計(jì)算機(jī) 內(nèi)部資料 請勿外傳 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%
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