【正文】 接下來的實驗又采用設計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)進行測量，分為兩組，第一組是閥門在 m3/h 到 m3/h 之間撥動，發(fā)現(xiàn)這樣的數(shù)據比較 m3/h 時測量的數(shù)據波動為偏小。 實驗采取了各種方式的實驗來測量電磁流量計的穩(wěn)定性，開始的時候做容積比對式實驗，水流控制在 ，測量中發(fā)現(xiàn)電磁流量計的流 量在撥動，撥動范圍為正負 ，有時甚至更大，穩(wěn)定性還是不好，這可以排除開關閥門帶來的影響。 容積比對 實驗 利用電磁流量計的比對式水表檢定系統(tǒng)是用于測量電磁流量計的穩(wěn)定性，排除開關 閥門 時對電磁流量計的穩(wěn)定性造成的影響。通過 將 三端穩(wěn)壓器 7805 連接散熱片 ，解決了三端穩(wěn)壓器 7805發(fā)熱嚴重問題 。 在開始進行的繼電器控制調試中發(fā)現(xiàn)，程序在執(zhí)行完一次后就無法執(zhí)行，在不斷的修改程序和調試發(fā)現(xiàn)，問題在于 鍵盤中斷沒有設置，結束后直接返回到主程序進行初始化，發(fā)現(xiàn)問題后進行改正，把 設置為鍵盤中斷，在鍵盤中斷中做控制繼電器處理，同時循環(huán)采取單步跳動。 福州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 28 鍵 盤 模 式 寄 存 器 置 1電 磁 流 量 計 脈 沖 采 集鍵 盤 模 式 寄 存 器 清 01脈 沖 采 集 中 斷 ？脈 沖 端 口 P 0 . 2 電 平 判 斷 ？ YN高低中 斷 返 回 圖 49 脈沖采集中斷程序流程框圖 模擬程序的編寫 根據流程框圖編寫匯編程序， 控制程序見附錄 2 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設計與制作 29 程序 調試與 容積比對 實驗 程序 調試 在將機械部分安裝 好之后，電路圖接好，需要進行程序的調試。 為高電平時 鍵盤模式寄存器（ KBPATN）置 1，防止中斷不斷的進行響應，進行脈沖采集。其流程框圖如圖 49 所示 。而鍵盤模式寄存器（ KBPATN）對應的 口設為 0。該中斷結束后進入到脈沖采集中斷服務程序。當 為低電平的時候，中斷響應并執(zhí)行相應的處理，同時鍵盤模式寄存器（ KBPATN）置 0 防止中斷不斷的產生。而鍵盤模式寄存器（ KBPATN）對應的 口設為 1，當 為低電平時響應中斷進行相應執(zhí)行。 按鍵中斷流程框圖如圖 48 所示。 福州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 26 按 鍵 端 口 P 0 . 5 電 平 判 斷 ？鍵 盤 模 式 寄 存 器 置 0鍵 盤 模 式 寄 存 器 置 1取 反 電 磁 閥 控 制 端 口 ， 電 磁 閥 得 電脈 沖 采 集 標 志 置 1按 鍵 中 斷 ？高低YN1中 斷 程 序 入 口中 斷 返 回 圖 48 按鍵中斷 程序 流程框圖 鍵盤控制寄存器（ KBCON）用于定義比較模式，在鍵盤控制寄存器（ KBCON）上有一位利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設計與制作 27 為 PATN_SEL 設置，如果 PATN_SEL 設置為 1，則 P0 的狀態(tài)必須與鍵盤模式寄存器（ KBPATN）所設置的狀態(tài)相等才能產生中斷。 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設計與制作 25 開 始開 始系 統(tǒng) 初 始 化系 統(tǒng) 初 始 化鍵 盤 中 斷 初 始 化鍵 盤 中 斷 初 始 化電 磁 流 量 計 流 量 達 到 預 設 值 ？電 磁 流 量 計 流 量 達 到 預 設 值 ？電 磁 閥 失 電電 磁 閥 失 電按 鍵 是 否 按 下 ？電 磁 閥 得 電 ， 電 磁 流 量 計 開 始 計 數(shù)YYNN 圖 47 主程序流程框圖 鍵盤中斷程序介紹及其流程框圖 鍵盤中斷包括鍵盤模式寄存器（ KBPATN）、鍵盤控制寄存器（ KBCON）、鍵盤中斷屏蔽寄存器（ KBMASK）。 2 1 P 5B A T 1++ + +++ 1 5 VGNDV i nV o u tV i nV i nGND V o u tV o u tC30470uF/35VC33470uF/35VC36470uF/35VC20470uF/10VC23470uF/10V1 3132 3+ 5 VV D DC 3 10 . 1 u F C 3 20 . 1 u FC 3 40 . 1 u FC 3 50 . 1 u FC 2 10 . 1 u FC 2 20 . 1 u F7 8 1 5U 7 U 67 8 0 5H T 7 5 3 3U 5R S T1 0 KR 1C 10 . 1 u F0 . 1 u FC 5P D AP C LV D DP 4P r o g r a m12 3 4 5 6 7 8VDD VSSP1.5/RSTP1.0/TXDP1.1/RXDP0.4/CIN1A/KBI49 4 0 1GND 圖 46 電源電路圖 程序設計編寫及調試與實驗 主程序介紹及其流程框圖 容積比對式 水表檢定系統(tǒng)，采用的是單片機控制電磁閥得電和失電來實現(xiàn)氣缸動作。 123P 1C O N 3V D DP 0 . 2V D DR 2R 35 . 1 KC 1 80 . 1 u FR 46 8 0R 53 3 0R 62 2 0L P 1T L P 5 2 1 11 MV D D9 4 0 1電 磁 流 量 計 接 線 端 口圖 45 脈沖采集電路圖 電源電路 P89LPC9401 單片機使用的電壓為 到 ，公司現(xiàn)有的電壓超過這個值，設計上就需要進行降壓處理。當按鍵開關按下時，采集標志置 1，程序脈沖開始采集，當脈沖采集達 到設定值時，程序控制 置 1，控制繼電器失電、從而控制電磁閥失電。電磁流量計的脈沖采集為采集一個高電平，采集一個電平，而 P1 口接線端口 2的狀態(tài)不斷的變化，這就是的 不斷的發(fā)生中斷，進行脈沖采集。 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設計與制作 23 P 0 . 5P 2 . 3R 1 01 0 KR 82 2 0P 3T L P 5 2 1 1V D DD D VV D DR 93 9 0R 91 K9 0 1 3Q 3D 1I N 4 0 0 7K 1R 1 1 R 1 41 KR 1 21 KR 1 32 0 09 4 0 12 0 VD C 2 4 V電 磁 閥 圖 44 繼電器控制電路圖 脈沖采集電路 脈沖采集電路連接 口，如圖 45 所示。當脈沖數(shù)達到要求時，程序控制 置 1，耦合器 TLP5211 關閉，晶體管斷開，繼電器斷開使得電磁閥失電。由 口連接繼電器，中間連接一個光電耦合器 TLP5211，在不工作狀態(tài)下， 為高電平 1 狀態(tài)，由于正向電流沒有導通，則光電耦合器 TLP5211 處于關閉狀態(tài)，繼電器處于失電狀態(tài)。 換向機構 電路設計部分 繼電器 控制電路 由于單片機輸出信號 無 法直接控制電磁閥的得電和失電，需要采用一個繼電器來間接控制。其能夠提供穩(wěn) 定的 5V 電壓輸出，在實際安裝中因為該穩(wěn)壓器容易產生大量的熱量，需要安裝一個足夠大的散熱器。其引腳圖如圖 43 所示。 穩(wěn)壓器件 的 選用 在為 P89LPC9401單片機提供電壓時，因為考慮到該單片機需要的電壓為 ，所以需要進行降壓和穩(wěn)壓處理，在電源控制電路中采用到 三端穩(wěn)壓器 785三端穩(wěn)壓器780穩(wěn)壓器 HT7533。 光 電耦合器 的 選用 TP5211光電耦合器是一種傳輸電信號的光電轉換器，由發(fā)光源和受光源兩部分組成，發(fā)光源為輸入端，受光源為輸出端，其電壓為 5V,正向電流為 16mA，集電極電流為 10mA[13]。 圖 42 電磁閥原理圖 繼電器的選用 設計方案通 過控制電磁 閥的得電或失電來實現(xiàn)氣缸的動作，需要在特定的要求下實現(xiàn)電磁閥得電或失電，當 按鍵 控制開 關按下，電磁閥得電，在脈沖數(shù)達到要求時控制電磁閥失電，這中間控制使用到繼電器。其符號如圖 42所示。在電磁閥得電時，氣體從電磁閥 P口進入 ，從一個口出來進入到氣缸，實現(xiàn)氣缸的收縮，氣缸另外一邊的氣體從一個口進入到電磁閥，流入到空氣中，當電磁閥失電時，該氣體進出正好相反。 福州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 20 圖 41 P89LPC9401 單片機引腳圖 電磁閥的選型 控制氣缸的換向需要使用電磁閥，而電磁閥的選型需要根據工作具體要求和配套使用的氣缸要求，由參考文獻 [6]可知電磁閥有許多種類，其中包括三口二位、五口二位、五口三位等等。 P3 口是由用戶定義的 2 位 I/O口，其設置和 P0、 P1 是相同的。 P1 口 與 P0 口定義類似 。其引腳配置如圖 41所示。 電子元件的選擇 單片機的 選用 某 水表有限公司采用的單片機為 P89LPC9401。在控制電磁閥動作從而帶動 氣 缸和連桿動作過程中，單片機能夠快速的采集信號并發(fā)送信號，從而實現(xiàn)高度的智能化 和達到 高精度 [910]。沒有 輸出無檢測 反饋裝置 直接控制 方法 稱為開環(huán)控制，開環(huán)控制不能 進行誤差補償 ，精度低， 但 控制方案 簡單，調試 很方便 ，工作 可靠性高 ； 從中間 的 部位 把 檢測 到的 反饋信號 取出來 的控制 方式叫做半閉環(huán)控制，半閉環(huán) 系統(tǒng) 能 夠將部分回路的測量信號反饋 回 輸入 ，它的 定位精度比閉環(huán) 控制 系統(tǒng)低 ，但是比開環(huán)控制系統(tǒng)高 ； 具有能夠 直接測量系統(tǒng)輸出 并進行 反饋的控制 系統(tǒng) 稱為閉環(huán)控制，閉環(huán)控制 能夠完全放開輸出 ，控制精度 很高 [8]。 由 參考文 獻 [11， 533]可 知 ： （ 38） 由參考文獻 [11]表 58 可以查到螺栓的屈服極限為 MPas 240?? ，由 參考文獻 [11]表510 查的 材料的 安全系數(shù) S 為 到 之間，取 S=，可以求出螺栓的需用應力M P aSss 1 6 0][ ?? ?? ，由式 （ 38） 可得： （ 39） 求得的 螺栓能承受的 最大 剪切 力 4523N 可知，在這個推動過程中氣缸推動力小于4523N，則螺栓滿足要求，根據氣缸選擇的推動力可知螺栓滿足要求。氣缸連接件設計的間隙為 。 氣缸連接件的設計 氣缸換向機構采用的是間隙法 氣缸直接推動 方案，所需要的推動機構為氣缸 連接件，如圖 39 所示 ?？紤]行程，所需推動力以及經濟等 各個方面的因素，選擇的氣缸型號為 亞德客 ISO15552 標準氣缸 SE 系列，型號為 FSE32 75S?？晒┻x擇的氣缸類型有許多種，在亞德客 氣缸的類 中有標準氣缸、迷你氣缸、 緊湊型氣缸、超薄氣缸等等。設氣缸活塞桿動作時間，即伸長或者收縮時間為 ,加速階段和減速階段時間都為 ，標記為 t1 ，勻速階段時間為 ，標記為 t，行程為 75mm。 水管的體積計算公式為： ? ? 322 1 2 1 5 4 mmLrRV ??? ??管 （ 31） 水管的質量計算公式為： kgVM ?? 管管管 ? （ 32） 管道 內水的質量計算公式為： kgLrM ?? ?? 水水 （ 33） 總質量計算公式為： kgMMM ??? 水管總 （ 34） 實驗測試的水流量為 ，實驗的總水量為 100L,每秒的流量為 ，在水管的移動過程中由于水管距離計量桶內外壁的距離是相同的，在給按鍵信號讓水管進入到計量桶上方是，水管會在計量桶外流掉一部份水，在電磁流量計達到預設流量時氣缸動作將水管推到計量桶外的過程中，有一部分水會流到桶內。 福州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 16 機械部 份 的計算 與設計 選型 水管移動速度與所需力的計算 水管是鋼材料，外徑為 R=26mm，內徑為 r=25mm，直線長度為 l=600mm，加上彎道長度總長約為 L=700mm。圖示水管位置二下方為水池，銜接管的設計比較簡單；在安