【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主要問(wèn)題　　VSF大量使用已有十余年，使用效果不理想，總結(jié)起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)原因?！　?）產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，設(shè)計(jì)原理或設(shè)計(jì)方案有嚴(yán)重缺陷，產(chǎn)品材料、工藝質(zhì)量不良。尤其近年來(lái)，一些生產(chǎn)廠(chǎng)片面追求利潤(rùn)，產(chǎn)品粗制濫造，敗壞了VSF的聲譽(yù)?！　?）儀表選型和使用問(wèn)題，用戶(hù)給定工藝參數(shù)不準(zhǔn)確，使得選型不當(dāng)；安裝地點(diǎn)選擇有問(wèn)題，安裝不符合規(guī)定要求?！　?）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)缺乏調(diào)整或調(diào)整不當(dāng)，正確的調(diào)整是用好的關(guān)鍵。 本設(shè)計(jì)采用的是SWINGIRLⅡ電容式渦街流量傳感器。其工作原理為：當(dāng)管道中流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體而交換成兩側(cè)列漩渦即卡門(mén)旋街時(shí)，由于在漩渦分離點(diǎn)引起低壓，結(jié)果在漩渦發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生反向的周期性壓力脈沖，并通過(guò)側(cè)面孔傳到漩渦發(fā)生體中心孔內(nèi)部而作用到振動(dòng)舌上，使它沿著X軸做周期性橫向偏移，但由于振動(dòng)舌上端固定，故這種周期性偏移實(shí)際上演變?yōu)閿_性振動(dòng)，其頻率和相位嚴(yán)格與渦街壓力脈沖一致，但振幅甚微，振動(dòng)舌始終不會(huì)碰觸漩渦發(fā)生體中心孔內(nèi)壁和電極支座。另一方面，流體漩渦壓力脈沖不會(huì)使電極支座發(fā)生任何偏移。所以在漩渦壓力作用下僅是振動(dòng)舌的下端相對(duì)于靜止的支座相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在某一時(shí)刻，振動(dòng)舌與支座上一個(gè)電極之間的距離縮短，而與另一個(gè)電極之間的距離增大；前置放大器電容檢測(cè)電路分別向兩個(gè)電容充電，而振動(dòng)體與支座相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的電容變化發(fā)應(yīng)為電流大小的變化，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換。電容檢測(cè)電路按“差動(dòng)開(kāi)關(guān)電容”原理設(shè)計(jì)。僅產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)電容差值所決定的差動(dòng)信號(hào)，而原來(lái)的兩個(gè)基本電容值則在形成差動(dòng)電容時(shí)被抵消，其頻率和流量成正比。 其適用范圍：SWINGWIRLⅡ電容式渦街流量傳感器是采用差動(dòng)開(kāi)關(guān)電容（DSC）作為檢測(cè)元件，來(lái)感測(cè)渦街發(fā)生體產(chǎn)生的渦街頻率的一種器材，壓力損失小；長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；工作壽命長(zhǎng)；測(cè)量準(zhǔn)確度高等。廣泛應(yīng)用于測(cè)量封閉福安道中的氣體、蒸汽和液體的流量。例如：煤氣、天然氣、壓縮空氣、柴油；變溫液體及液化的二氧化碳、氮、天然氣等低溫液體。 SWINGIRLⅡ電容式渦街流量傳感器工作原理（RCV420）變換器的設(shè)計(jì) 變換器的介紹由于SWINGWIRLⅡ電容式渦街流量傳感器輸出的是0～20mA或4～20mA的電流信號(hào)，所以必須先將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。傳感器輸出的信號(hào)為0～10mA或4～20mA的電流信號(hào)，這一方面提高了信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送過(guò)程中的抗干擾能力，減少了信號(hào)的衰減；另一方面為與標(biāo)準(zhǔn)化儀表和執(zhí)行器匹配提供了方便。當(dāng)模擬量輸入為電流信號(hào)時(shí)，就要經(jīng)過(guò)電流/電壓（I/V）轉(zhuǎn)換處理，得到適合A/D轉(zhuǎn)換器使用的電壓信號(hào)。本文采用的RCV420變換器是美國(guó)RURRBROWN 公司生產(chǎn)的精密電流環(huán)接收器芯片，用于將4～20mA輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成為0～5V輸出信號(hào)，它具有很高的性能價(jià)格比。它包含一個(gè)高級(jí)運(yùn)算放大器、一個(gè)片內(nèi)精密電阻網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)精密10V電壓基準(zhǔn)。％，共模抑制比CMR達(dá)86dB，共模輸入范圍達(dá)177。40V?！?，在環(huán)路中串有其他儀表負(fù)載，或者在對(duì)變送器電壓有嚴(yán)格限制的應(yīng)用場(chǎng)合非常有用。10V電壓基準(zhǔn)提供了一個(gè)典型溫漂為5ppm/℃的精密10V輸出。RCV420無(wú)需其它外圍器件輔助，就能實(shí)現(xiàn)諸多功能。增益、偏置和CMR無(wú)需調(diào)節(jié)，較之由分立器件設(shè)計(jì)的印制板電路，RCV420具有更低的開(kāi)發(fā)成本、制造成本和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用。 RCV420變換器 工作原理 。當(dāng)4－20mA電流輸入對(duì)應(yīng)0－5V電壓輸出時(shí)，要求電路的傳輸阻抗為：VOUT/IIN=5V/16mA=（4mA時(shí)0V，20mA時(shí)5V），放大器的輸出必須有一個(gè)偏置:VOS=－4mA（）=－+IN端還是接至－IN端取決與信號(hào)的極性，并經(jīng)過(guò)中心抽頭CT返回地端。兩個(gè)匹配的75Ω檢測(cè)電阻Rs構(gòu)成對(duì)稱(chēng)輸入，可最程度地抑制CT腳的共模電壓信號(hào)，消除不同輸入端電流在差分電壓轉(zhuǎn)換時(shí)的不均衡。檢測(cè)電阻將輸入的電流信號(hào)經(jīng)差分放大器放大，轉(zhuǎn)換成一個(gè)與之成正比的電壓。位于放大器反饋通道中的T型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用于產(chǎn)生所需要的－。輸入電阻網(wǎng)絡(luò)提供了很高的輸入阻抗，并將共模輸入電壓衰減至運(yùn)算放大器的共模信號(hào)容限內(nèi)。 功能框圖 注意事項(xiàng)　 。正負(fù)電源腳各接一個(gè)1μF的退耦電容，并盡能地靠近放大器。為避免由外部電路引入的增益和CMR誤差，應(yīng)按圖示方法接地，并確保最小接地電阻。輸入信號(hào)視其極性或接至+IN腳，或接至－IN腳，經(jīng)中心抽頭CT腳返回地端。電壓基準(zhǔn)的輸出Ref OUT腳應(yīng)接至Ref IN，以產(chǎn)生電平偏置。Ref IN腳不用時(shí)必須接地，以維持高共模抑制。RCV420的增益調(diào)節(jié)電路。在運(yùn)放的反饋通道插入一個(gè)小電阻R1，可以增大增益。采用此方法增大增益將導(dǎo)致CMR下降，因此，增益調(diào)節(jié)應(yīng)盡可能的小，以滿(mǎn)足前期的設(shè)置。例如，用一個(gè)125Ω電阻可使增益增大1%，但CMR將下降約6dB。在檢測(cè)電阻上并聯(lián)匹配電阻RX，可以減小增益。增益值由下式表示：VOUT/IIN=（RX+RS）%。為了維持高共模抑制，并聯(lián)電阻的匹配很重要。并聯(lián)電阻的溫度參數(shù)的任何不一致，都將引起增益誤差和CMR的漂移?！? 偏置調(diào)零有兩個(gè)方法可對(duì)RCV420的輸出偏置電壓進(jìn)行調(diào)零。一是用片內(nèi)10V基準(zhǔn)作電平移動(dòng)，對(duì)電壓基準(zhǔn)的輸出進(jìn)行調(diào)整。在Rcv Com腳外接低輸出阻抗運(yùn)放，這種方法可對(duì)輸出偏置電壓進(jìn)行較大范圍地調(diào)節(jié)。采用這個(gè)辦法調(diào)零，Ref IN腳必須與Rcv Com腳相連，且要求Rcv Com腳對(duì)地端為低阻抗，以維持高共模抑制。 　　 　 A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì) TLC549是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過(guò)I/O CLOCK、CS、DATA OUT三條口線(xiàn)進(jìn)行串接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最小可達(dá)17μs?？偸д{(diào)誤差最大為177。，典型功耗值為6mW。起作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。REF+：正基準(zhǔn)電壓輸入 ≤REF+≤Vcc+。REF－：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，≤REF≤。且要求：（REF+）－（REF）≥1V。 VCC：系統(tǒng)電源3V≤Vcc≤6V。GND：接地端。/CS：芯片選擇輸入端，要求輸入高電平 VIN≥2V，輸入低電平 VIN≤。DATA OUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與 TTL 電平兼容，輸出時(shí)高位在前，低位在后。ANALOGIN：模擬信號(hào)輸入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，當(dāng) ANALOGIN≥REF+電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“0”(00H)。I/OCLOCK：外接輸入/輸出時(shí)鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無(wú)需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。當(dāng)/CS變?yōu)榈碗娖胶螅?TLC549芯片被選中， 同時(shí)前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，前7個(gè) I/O CLOCK信號(hào)的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備：在第4個(gè) I/O CLOCK 信號(hào)由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對(duì)輸入模擬量采樣開(kāi)始，第8個(gè) I/O CLOCK 信號(hào)的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)并啟動(dòng) A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 36 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大為 17us。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，TLC549 的控制邏輯要求：或者/CS保持高電平，或者 I/O CLOCK 時(shí)鐘端保持36個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。由此可見(jiàn)，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)期間需要完成以下工作：讀入前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)采樣并保持；啟動(dòng)本次 A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。 TLC549工作時(shí)序 TLC549與AT89S52芯片的連接方法TLC548/549采用串行方式來(lái)傳送數(shù)據(jù)，在和單片機(jī)連接時(shí)只需占用3根口線(xiàn)。其I/O CLOCK和DATA OUT 可以和另外的TLC548/549或外部單元共用。 TLC549與89S52的連接 ，INT0輸入I/O口與串行數(shù)據(jù)輸出連接，ALE地址所存于TLC549的輸入/ 輸出時(shí)鐘口相連接。 當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出（DATA OUT）端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I/O CLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時(shí)使用多片TLC54TLC549時(shí)，共用I/O CLOCK，以減少多路A/D并用時(shí)I/O控制端口。一組通常的時(shí)序?yàn)椋海?）將CS置低。內(nèi)部電路在測(cè)得SC下降沿后，在等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位（D7）輸出到DATA OUT 端上。（2）前四個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第4和第五個(gè)位（DDDD3），片上采樣保持電路在第4個(gè)I/O CLOCK下降沿開(kāi)始采樣模擬輸入。（3）接下來(lái)的3個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿將將移出8（DD0）個(gè)轉(zhuǎn)換位（4）最后，片上采樣保持電路在8個(gè)I/O CLOCK周期下降沿將移出第8（DDD0）個(gè)轉(zhuǎn)換位保持功能將保持4內(nèi)部周期，然后開(kāi)始進(jìn)行32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個(gè)I/O CLOCK后，CS必須為高，或I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果CS為低時(shí)I/O CLOCK上出現(xiàn)一個(gè)有效地干擾脈沖，則微處理器/控制器將于起降的I/O時(shí)序失去同步；若果CS為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過(guò)程。在36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前，實(shí)施步驟（1）～（4）可重新啟動(dòng)一次新的A/D轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)，正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換終止。此時(shí)的輸出時(shí)前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若要在待定的時(shí)刻采樣模擬信號(hào)，應(yīng)使第8個(gè)I/O CLOCK時(shí)鐘的下降沿與該時(shí)鐘對(duì)應(yīng)，因?yàn)樾酒m在第4個(gè)I/O CLOCK時(shí)鐘下降沿開(kāi)始采樣，卻在第8個(gè)I/O CLOCK的下降沿開(kāi)始保存。 單片機(jī)的設(shè)計(jì) AT89S52芯片及片內(nèi)功能 AT89S52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS52指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89S52各引腳功能VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 89S52單片機(jī)P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(chǔ)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(lái)自反向振蕩器的輸出。 AT89S52最小應(yīng)用系統(tǒng)