【正文】 軟件去抖 是 采用的是延時的方法，避開按鍵的抖動部分時間。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(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 機械抖動，即當(dāng)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。 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。用 C 語言設(shè)計開發(fā)微控制器程序己成為一種必然的趨勢。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 第 5章 單片機系統(tǒng)軟件的設(shè)計 編譯環(huán)境概述 開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，匯編語言是常用工具，它能直接操作硬件指令，執(zhí)行速度快，但其指令系統(tǒng)的固有格式受硬件結(jié)構(gòu)的限制很大，難于編寫與調(diào)試，同時可移植性也差。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。按下 3 鍵，就會使相應(yīng)的位的數(shù)加 1，如果該位已為9，則再次按下 3 鍵，其 數(shù)值將返回 0。按下 2 鍵，系統(tǒng)將進入置數(shù)狀態(tài)，每按 2 鍵一下儀表則在所有參數(shù)（例如：被測流體的密度、儀表 K 值等）間從頭到尾依次切換，至最末一個參數(shù)時再按 2 鍵則返回顯示瞬時流量。在閃爍位移至最 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 后一位后，再按 1 鍵，則最高位重新開始閃爍，依次循環(huán)。 其中，各個鍵的功能為： 1. 1 鍵為數(shù)據(jù)的位切換功能鍵。 按鍵電路考慮到設(shè)計的儀表主要用來測量流量，所以鍵盤并不需要很多按鍵。 本設(shè)計采用 RS232 即可。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口采用負(fù)邏 輯 ： 5V~15V 表示 1， +5V~+15V 表示 0，使 0信號和 1 信號的電平差別增大，從而增強了抗干擾性。此串行口可用于數(shù)據(jù)的串行通訊 (單機和多機通訊 )。把分壓器接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對電源故障告警。電源故障輸入PFI 通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。于是 后在 MAX813L 的第 8 腳輸出低電平，該低電平加到第 1 腳，使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。 MAX813L 的第 1 腳與第 8 腳相連 ， 第 7腳接單片機的復(fù)位腳 ， 第 6 腳與單片機的 相連。 8．看門狗信號輸出端 (WDO)： 正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖健? 7．復(fù)位信號輸出端 (RST)： 上電時，自動產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖 。若超過 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出。 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? 3．電源接地端 (GND)： 接 V0 參考電平。 MR 與 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 TTLC/MOS 兼容。 MAX813L 的 DIP 引腳如圖 411 所示： 圖 49 MAX813L 的引腳 其各引腳功能及工作原理 ： 1．手動復(fù)位輸入端 (MR)： 當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上時， MAXS1L3 就輸出復(fù)位信號。 9． SLA、 SLK：背光燈電源。 7． Vdd、 Vss： 邏輯電源。復(fù)位信號有效時，關(guān)閉液晶顯示，使顯示開 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 始行寄存器設(shè)置為 0地址。在 E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存 (寫入 )；在 E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出。 R/W=1，為讀選通； R/W=0，為寫選通。 RS=1，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線 上的是數(shù)據(jù)； RS=0，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是指令或讀出的狀態(tài)。 CS1=0，選左片； CS2=0，選中片；CS3=0，選右片。MSCG19264液晶模塊與微處理器的接口共有 21個引腳： 1． DB0~DB7：數(shù)據(jù)總線。 MSCG19264型點陣式 LCD如圖 48所示。 液晶顯示器按功能分為段位式 LCD、字符式 LCD和點陣式 LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點陣式 LCD不僅能顯示字符，還可以顯示漢字及各種圖形，并且可實現(xiàn)屏幕的上下左右滾動顯示，反轉(zhuǎn)顯示以及顯示閃爍等功能，用途十分廣泛。以往的測試控制儀器大都采用 LED 或筆段式液晶顯示屏進行參數(shù)設(shè)定和結(jié)果顯示 ,其顯示信息量少、形式單一、缺乏人機交互性 ,同時對操作人員要求較高。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義 。 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。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口 ， 2 個讀寫口 。這也是在課題中采用此產(chǎn)品，而沒有采用 16 位或準(zhǔn) 16 位單片機的一個主要原因。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。輸入模擬信號的電壓范圍為 0~，如模擬輸入電壓不在這個范圍要外加電路進行電壓范圍的變換。為保證采樣精度，最好將 MAX187 與單片機分開供電。 接時鐘 SCLK， 接片選 CS， 接數(shù)據(jù) DOUT。發(fā)完脈沖后應(yīng)將 CS 置為高電平。數(shù)據(jù)讀取完成后將 CS 置為高電平。 A/D 轉(zhuǎn)換的工作過程是 ： 當(dāng) CS 為低電平時，在下降沿MAX187 的 T/H 電路進入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換， 后 DOUT 輸出為高 電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。 SHDN置為高電平或懸空進入正常操作模式。 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。 MAX187 有 8 腳 DPI 封裝和 16 腳 DPI 封裝 2 種，圖 45 給出封裝的引腳排列。 MAX187 是美信公司推出的 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部含有采樣 /保持電路，單5V 操作電源，轉(zhuǎn)換速度為 ，具有片上 參考電壓，模擬量輸入范圍為0~ BEPV 。其中逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器， 易于用集成工藝實現(xiàn)，且能達到較高的分辨率和速度，故目前集成化 A/D 芯片采用逐次逼近型者多。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。 A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。 MAX1450 主要特點 ： 1．可對 1%的傳感器信號進行調(diào)節(jié) ； 2．使用儲存在外部可調(diào)節(jié)的電阻器、電位計或數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)的系數(shù)來更正傳感器的非線性 ； 3．用于傳感器激勵的可編程電流源 ； 4．快速信道設(shè)置時間 ； 5．可接受 10mV/V到 30mV/V 的傳感器信號輸出 ； 6．完全的模擬信道 ； MAX1450 的引腳圖，與 單片機 的 連接圖分別見圖 43， 44。 通過外部的可調(diào)節(jié)電阻器、電位器或數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DA)， MAX1450 可以對傳感器的非線性輸出進行補償。 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 ： %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 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。 壓力傳感器選擇 TPF 系列傳感器。而壓電晶體傳感器采用半導(dǎo)體硅阻效應(yīng)原理，在單晶硅片上運用獨有的激光刻蝕修正技術(shù)來制作固態(tài)電阻電橋，硅晶體受力后發(fā)生相應(yīng)的微變形，在應(yīng)力消失后恢復(fù)到原來的形狀，是一種良好的接收應(yīng)力的材料，其性能遠優(yōu)于金屬材料，靈敏度高 (是電阻絲式的 50 倍 )、線性范圍大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長，尤其是它的動態(tài)響應(yīng)頻帶寬、動態(tài)誤差小，使它在振動等測量中得到廣泛的應(yīng)用。彈性元件傳感器一般在測量較大壓力的場合使用。 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。 由于渦街流量計是利用流體自身的規(guī)則振蕩來計量流量的，因而對流體的速度分布及流動噪聲，比較敏感，因此在應(yīng)用過程中對管道安裝狀況要求較高。 3．電磁傳感器檢測方法漩渦的分離所引起的膜片或者梭球等的往復(fù)振動的頻率，用電磁傳感器檢測。 至今用于檢測分離頻率的方法和采用的元件是多種多樣的，歸納起來有以下幾種典型方法： 1．熱敏元件檢測方法漩渦分離產(chǎn)生的交變環(huán)流所引起的整體表面速度脈動或者交變橫向流的頻率，用加熱的金屬絲、熱敏電阻器等進行檢測。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(dāng)?shù)亓粲杏嗟亍纹瑱C的加入，可以 用 軟件代替硬件實現(xiàn)某些功能，使儀表結(jié)構(gòu)大大簡化、體積減小、成本降低，而工作的可靠性、靈活性及儀表的功能大為提高。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第 4章 渦街流量計硬件設(shè)計 硬件電路總體設(shè)計 微處理器是智能化儀表的核心，如同人的大腦一樣。經(jīng)過查表，得到補償后的實際 密度代 入公式計 算 流體的流量（表附在附錄 D）。 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。 組合柱體能在柱體長度方向上同步地分離出漩渦，并且在盡可能寬的流速范圍內(nèi)分離出 穩(wěn)定、規(guī)則的渦街 。 渦街流量計的正式產(chǎn)品目前采用的漩渦發(fā)生體是多種多樣的，但圓管內(nèi)大量采用的漩渦發(fā)生體都是柱體，其斷面形狀基本有 5 種：圓柱 、 三角柱 、 矩形柱 、 梯形柱 和T 形柱。此外儀表常數(shù)及精度不受介質(zhì)的壓力、溫度、密度等變量的影響。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(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。同屬于這類流量計還有漩渦進動型流量計 ， 振蕩射流型流量計。殼體內(nèi)插入柱體，由其產(chǎn)生的渦街信號可用各種檢測方式檢出，經(jīng)放大 器放大后，輸出脈沖信號。 瞬時流量為 ： m dfStDDq v 44 22 ??? ?? (3— 4) 一個簡化了的計算瞬時流量的計算公式為： ?vtv qqKfq ?? , 其中， ? 為補償后的流體密度 ， K 為儀表常數(shù)。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。對于一定柱形在一定流量范圍內(nèi)是雷諾數(shù)的函數(shù)。 這種穩(wěn)定而規(guī)則地排列的漩渦稱為“ 卡門渦街 ”。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 第 3章 渦街流量計基本概念 渦街流量計原理及模型 卡門渦街 渦街流量計是利用流體力學(xué)卡門渦街原理，即在流動的流體中插入一個非流線型斷面的柱體，流體流動受到影響，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)將在柱體下游，產(chǎn)生漩渦。 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) 。在不同的流動狀態(tài)下，流體的運動規(guī)律 .流速的分布等都是不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速 v 與最大流速 maxv 的比值也是不同的。雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有 規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。流體流動時的慣性力 gF 和粘性力 (內(nèi)摩擦力 ) mF 之比稱為雷諾數(shù) ， 用符號 Re 表示 ， Re 是一個無因次量。 7． 雷諾數(shù) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)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。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對 此輸入量的變化是分辨不出來的。 6． 分辨力 分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。 提高靈敏度，可得到較高的測量精度。例如，某位移傳 感器，在