【導(dǎo)讀】對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)。量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。流量的檢測(cè)和控制在化工、能源電力、冶金、石油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在天然氣工業(yè)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)在，天然氣的計(jì)。量引起了人們的特別關(guān)注，因?yàn)樵谔烊粴獾牟杉?、處理、?chǔ)存、運(yùn)輸和分配過程中，制準(zhǔn)確度和可靠性要求特別高。流量計(jì)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、水利建設(shè)、生物工程、管道輸送、本文詳細(xì)論述了基于單片機(jī)的流量計(jì)的設(shè)計(jì)方案，主要解決系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，硬。件電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 碼管，這四個(gè)數(shù)碼管的段選 a、b、 c、 d、 e、 f、 g 分別接在一起，每一個(gè)都擁有一個(gè)共陰的位選端。 P3 口控制數(shù)碼管的點(diǎn)亮情況。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的 IO 口輸出功率有限，需要使用 74LS374 芯片進(jìn)行鎖存。此外還用一個(gè)電阻 RPACK8 來保護(hù) LED。 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是該 設(shè)計(jì)的核心，也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的好壞直接影響到該控制系統(tǒng)的控制功能，因此，要想做好本設(shè)計(jì)，一個(gè)好的系統(tǒng)軟件是關(guān)鍵。 該控制系統(tǒng)的程序主要分為三部分：主程序、各種中斷子程序。主程序完成系統(tǒng)的地址分配、系統(tǒng)初始化。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化顯示。各子程序完成相應(yīng)的各功能。 圖 程序結(jié)構(gòu)圖 主程序結(jié)構(gòu)圖 主程序部分，主要完成存儲(chǔ)器分配、系統(tǒng)初始化等，并通過調(diào)用各子程序段，實(shí)現(xiàn)軟件的總體設(shè)計(jì)功能。 主程序 數(shù)碼管顯示 鍵盤輸入 數(shù)據(jù)采集 圖 主程序框圖 include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar out0=0x7f 。 //賦初值 uchar buf[3]={0,0,0}。//全局?jǐn)?shù)組 uchar pr[]={0x57,0x6E,0x5E,0x3E,0x6D,0x5D,0x3D,0x6B,0x5B,0x3B}。 uchar discode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 int AD。 //轉(zhuǎn)換結(jié)果，十六進(jìn)制 int uuu,sc=0。 int Int_result, //標(biāo)度變換后的結(jié)果 sbit Dataout=P1^0。 //數(shù)據(jù)線 sbit cs=P1^1。 //片選 sbit sclk=P1^2。 //io 口時(shí)鐘 sbit dx=P1^3。 //斷碼顯示控制鎖存 sbit wx=P1^4。 //位控控制鎖存 sbit sw=P1^7。 sbit PWM=P1^5。 sbit direction=P1^6。 void delay1ms(uchar T) //單位時(shí)間 1ms 延時(shí) { uchar time。 while(T) for(time=0。time120。time++)。 } 開始 系統(tǒng)初始化 采樣中斷 顯示流量值 顯示程序 void display(uint num) { uchar qian,bai,shi,ge。 qian=num/1000。 //千，百，十，個(gè)處理 bai=num/100%10。 shi=num/10%10。 ge=num%10。 wx=0。 P0=0xf7。 wx=1。 dx=0。 P0=discode[ge]。 //顯示個(gè)位 dx=1。 delay1ms(1)。 if(num0) { wx=0。 P0=0xfb。 wx=1。 dx=0。 P0=discode[shi]。//|0x80。 //顯示十位 dx=1。 delay1ms(1)。 wx=0。 P0=0xfd。 wx=1。 dx=0。 P0=discode[bai]。 //顯示百位 dx=1。 delay1ms(1)。 } } A/D 轉(zhuǎn)換程序 AD_val() { uchar i,temp=0。 cs=1。 //初始化，啟動(dòng) sclk=0。 cs=0。 _nop_()。 for(i=0。i8。i++) //讀取采集數(shù)據(jù)，讀取的是上一次采集數(shù)據(jù) { sclk=1。 temp=temp1。 if(Dataout) temp |=0x01。 sclk=0。 } cs=1。 AD=temp。 for(i=0。i5。i++) //延時(shí) 17us 以上，進(jìn)行復(fù)位 _nop_()。 Int_result=AD*100/256。 //處理整數(shù) uuu=Int_result。 初始化 讀取上次數(shù)據(jù) 延時(shí)復(fù)位 處理數(shù)據(jù) 第四章 抗干擾技術(shù) 干擾的來源是多方面的，有時(shí)候也是錯(cuò)綜復(fù)雜的。對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)來說，干擾可能來源于外部，也可能來源于內(nèi)部。外部干擾指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，而是由外界環(huán)境因素決 定的；而內(nèi)部干擾則是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等所決定的。 外部干擾主要是由空間電或磁的影響。例如：輸電線和電氣設(shè)備發(fā)出的電磁場(chǎng)，通訊廣播發(fā)射的無線電波，太陽(yáng)或其他天體輻射出的電磁波，空中雷電，火花放電，弧光放電輝光放電等放電現(xiàn)象，甚至濕度，氣溫等氣象條件也是外來干擾。 內(nèi)部干擾主 要是分布電容，分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長(zhǎng)線傳輸?shù)牟ǚ磻?yīng)，多點(diǎn)節(jié)底引起的電位差引起的干擾，寄生震蕩引起的干擾，甚至原器件產(chǎn)生的噪音也屬于干擾。 從機(jī)理上看，外部干擾和內(nèi)部干擾的物理性質(zhì)相同，引而消除火抑制它們的方法沒有本質(zhì)上的區(qū)別，常見的干擾由以下三種：即串模干擾、共模干擾和長(zhǎng)線傳輸干擾。 硬件措施 模擬量輸入回路抗干擾措施 在此電路中加入 RC 濾波器，以減小工頻干擾信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的影響，如下圖 51所示 : 圖 51 RC濾波電路 5, 長(zhǎng)線傳輸?shù)目骨_措施 單片機(jī)和處理數(shù)據(jù)的 PC 機(jī)通信，二者相距有一定的距離，為了防止距離的變化所造成的干擾，采取屏蔽技術(shù)，用屏蔽線接地的方法減少傳輸線上所產(chǎn)生的干擾 。 軟件措施 當(dāng) CPU 受到干擾后 , 測(cè)控程序偏離了預(yù)定路徑運(yùn)行 , 往往引起程序混亂。這時(shí)要采 取措施將程序盡快引入正軌 , 以下介紹幾種抗干擾的措施。 插入 NOP 指令 在指令系統(tǒng)中有一種空操作指令 NOP , 其只有一個(gè)操作碼而沒有操作數(shù) , 執(zhí)行NOP 指令時(shí)只是將程序計(jì)數(shù)器加 1 , 不進(jìn)行任何其它操作 , 相當(dāng)于程序跳過一個(gè)字節(jié)。其主要用途為 : (1) 進(jìn)行延時(shí)或等待。 (2) 用來調(diào)試程序。 (例如刪除某些指令 , 可用 NOP 指令取代即可 ) 。 (3) 在程序中安排一些 NOP 指令 , 為以后添加一些新的指令留好存儲(chǔ)空間。 但除此之外 , 在軟件抗干擾方面 , NOP 指令還有重要作用。當(dāng) CPU 受干擾時(shí) , 會(huì)引起程序計(jì)數(shù)器 PC 的混亂。若程序“跑飛“到某一條單字節(jié)上時(shí) , 整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)受到太大的擾動(dòng)。程序雖然出現(xiàn)錯(cuò)誤 , 但仍然按流程運(yùn)行 , 很快誤差得到糾正?？墒侨绻绦颉芭茱w“到某多字節(jié)上的操作數(shù)上時(shí) , 將操作數(shù)誤認(rèn)為操作碼 , 從而造成連續(xù)出錯(cuò)。這時(shí)可采用在一些多字節(jié)指令之后和一些關(guān)鍵指令之前 (如 : RET、 CALL、 RETI、LCALL、 SJMP 等 ) 插入幾條 NOP 指令 , 從而使最后一條 NOP 指令不會(huì)被前面的失控程序拆散 , 而被執(zhí)行 , 而重新使以后的程序走上正軌。 設(shè)置軟件陷阱 CPU 受干擾時(shí) , 有時(shí)程序會(huì)“跑飛“到非程序區(qū)。對(duì)于這種情況可采用軟件陷阱的方法解決 , 即在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施 , 當(dāng) PC 失控時(shí) , 程序“跑飛“到非程序區(qū)時(shí) , 使程序進(jìn)入陷井 , 從而使程序返回正常狀態(tài)。 設(shè)置看門狗 還有一種常見的情況是“跑飛”的程序既沒有進(jìn)入軟件陷阱 , 又沒有遇到冗余指令 , 而自動(dòng)形成一個(gè)死循環(huán) , 則可使用權(quán)用監(jiān)視定時(shí)器 (俗稱看門狗 ) 的方法。大多數(shù)可靠性高的測(cè)控系統(tǒng)都設(shè)置監(jiān)控定時(shí)器功能單元。其可使因受到干擾而偏離了預(yù)定路徑運(yùn)行的測(cè)控應(yīng)用程序能在允許的時(shí)間內(nèi)回到原先的路徑上來 , 從而保障系統(tǒng)的 正常運(yùn)行。監(jiān)控定時(shí)器功能單元可由硬件方法實(shí)現(xiàn) , 也可由軟件方法實(shí)現(xiàn)。 圖 52 AD590系列主要電特性 當(dāng)隨機(jī)干擾混入干擾信號(hào)時(shí)，可采用濾波器濾掉信號(hào)中的無用成分，提高信號(hào)質(zhì)量。模擬信號(hào)在低頻和甚低頻時(shí)實(shí)現(xiàn)是比較困難的。而數(shù)字濾波器不存在這些問題，它具有高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)因而被廣泛用于克服隨機(jī)誤差。數(shù)字濾波有以下特點(diǎn)： （ 1） 數(shù)字濾波是由軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要硬件，因此不存在阻抗匹配問題。 （ 2） 對(duì)于多路信號(hào)輸入通道，可以共用一個(gè)軟件濾波器，從而降低設(shè)備的硬件成本。 （ 3） 只要適當(dāng) 改變?yōu)V波器程序或運(yùn)算參數(shù)，就能方便的改變?yōu)V波特性，這對(duì)于低頻脈沖干擾和隨機(jī)噪聲的克服特別有效。 數(shù)字濾波分為低通濾波、限幅濾波、中值濾波和算術(shù)平均濾波。其中中值濾波是對(duì)某一被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣 n次 ,然后把 n次采樣值按大小排列，取中間值為本次采樣，中值濾波能有效地克服偶然因數(shù)引起的波動(dòng)或采樣器不穩(wěn)定引起的誤碼等脈沖干擾。 本設(shè)計(jì)采取中值濾波。每次獲得一個(gè)采樣數(shù)據(jù)時(shí)，連續(xù)采樣三次，找出三個(gè)采樣值中的一個(gè)居中的值作為本次采樣的值。 小結(jié) 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [J]. 高等教育出版社， 2020 [2] 徐科軍傳 . 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MATLAB基礎(chǔ)及其應(yīng)用教 [J].北京大學(xué)出版社， 2020,3 結(jié)束語(yǔ) 為期兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我也完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)“氣體流量的測(cè)量” 。通過親手做畢業(yè)設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了自己知識(shí)的匱乏和能力的欠缺，我覺得自己對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)、理解是比較膚淺的。 在設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許多問題，例如：各硬件芯片的選擇，流量計(jì)控制部分設(shè)計(jì)，軟件的編程等。不過這些問題在張老師的細(xì)心幫助下一點(diǎn)一點(diǎn)地解決了。 實(shí)際的應(yīng)用加深了我對(duì)大學(xué)所學(xué)的軟、硬件知識(shí)的理解。單片機(jī)的選用與學(xué)習(xí)增強(qiáng)了我們的實(shí)際分析解決問題的能力。這次設(shè)計(jì)讓我初次體驗(yàn)了產(chǎn)品設(shè) 計(jì)開發(fā)的過程，學(xué)習(xí)了開發(fā)應(yīng)用的主要方法，也讓我意識(shí)到理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。在本設(shè)計(jì)中沒有涉及到芯片內(nèi)部的元件設(shè)計(jì)，另外就軟件設(shè)計(jì)而言也存在著一些不足之處，我相信這些不足之處在以后的工作和學(xué)習(xí)中會(huì)得到改進(jìn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)階段的最后一項(xiàng)任務(wù)，是對(duì)自己大學(xué)四年來學(xué)習(xí)水平的綜合檢驗(yàn)。它能使我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的把握，并在此基礎(chǔ)上做到融會(huì)貫通。同時(shí)，對(duì)自己自學(xué)能力的培養(yǎng)等都大有裨益。 轉(zhuǎn)眼間畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，在這兩個(gè)多月里，無論是在專業(yè)知識(shí)，還是在專業(yè)技能方面自己都得到了很好的鍛煉，并有相應(yīng)的提高， 作為大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)，使我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)過程中的許多缺陷與不足，并對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了重新溫習(xí)與整理，使許多獨(dú)立的專業(yè)課程在實(shí)踐中得到了融會(huì)貫通。這將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作起到了很大的幫助作用，讓我認(rèn)識(shí)到了必須踏踏實(shí)實(shí)的學(xué)習(xí)，決不能眼高手低，要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。 致謝 整個(gè)設(shè)計(jì)按照畢業(yè)指導(dǎo)書的有關(guān)內(nèi)容，在參閱了大量資料后，做的緊張而有條理。在經(jīng)歷了許多挫折，走了許多彎路，最終獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。雖然設(shè)計(jì)中仍有許多缺陷和不穩(wěn)定因素，但我們力爭(zhēng)在現(xiàn)有水平和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做得更好。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程是在張麗杰老師的 悉心指導(dǎo)下完成的，張麗杰老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的學(xué)識(shí)給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。同時(shí)還得到了同組其他同學(xué)的幫助，在此表示衷心感謝！