流量積算儀的設計介紹

流量積算儀的設計介紹

一、測量原理
本文中介紹了一個用單片機設計的流量積算儀，它能適用于各種介質(zhì)，如氣體、液體等，可測量熱量，水冷，水熱，所以又叫熱量流量積算儀，水熱/水冷流量積算儀，并能在全流程范圍內(nèi)進行非線性調(diào)節(jié)，用各種介質(zhì)的標準儀表對該流量計進行檢定后，即可使之成為該介質(zhì)的流量計。
流量計由流量傳感器和流量積算儀兩部分組成，流量傳感器由旋渦發(fā)生體、傳感器探頭和產(chǎn)生輸出信號的相關電子電路組成。
當以一定流速流動介質(zhì)遇到流量傳感器的旋渦發(fā)生體時，旋渦產(chǎn)生的頻率與流速成正比，因此與管道內(nèi)的流量成正比，因此我們用單片機設計的流量積算儀，根據(jù)傳感器送來的頻率信號，進行累計，顯示，并將累計流量和瞬時流量通過串行口通訊送到計算機中進行處理，如形成報表等。
為使用儀表更加準確，我們可以通軟件的方法使儀表非常精確，基本上可達到0.05%左右。首先在儀表出廠前，非用標準設置對該流量計進行檢定后，即可記錄在全流程范圍內(nèi)的若干段中，每段內(nèi)單個頻率的每秒流量系數(shù)。然后通過四個鍵的鍵盤設置流量參數(shù)，由單片機程序將系統(tǒng)全程的頻率對應的每秒流量計算出來后，寫入單片機的24C16中。
正常測量時，根據(jù)不同的頻率取出24C16中的相應每秒流量，送到單片機中經(jīng)運算，得到當時的瞬時流量(米3/小時)，并進行累計。
二、硬件電路原理
附圖一：
1、硬件中的核心是ATMEL生產(chǎn)的AT89C51/LV51單片機，它是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機，片內(nèi)帶有一個4K字節(jié)的Flash可編程可擦除只讀存儲器，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。
2、存儲流量和參數(shù)，用的存儲器是ATMEL生產(chǎn)的AT24C16系列，它是一種帶有閃2K字節(jié)的可電擦除、可編程的只讀存儲器。通過單片機的P0.0和P0.1口與它的SDA和SCL分別相連，進行讀寫操作。
3、一秒硬件復位電路，使用MC14060(十四位二進制計數(shù)器)、二個74HC132(兩輸入與非門)和二個雙JK觸發(fā)器CD4027，在CD4027的15腳形成一秒寬的時鐘脈沖。
4、CD4027的15腳接到RESET端，使單片機定時復位。單片機采用省電模式工作，每次輸入、累計、顯示處理后等待喚醒，這樣工作功耗非常小。設置補償系數(shù)時，復位腳正常連接。
5、流量傳感器的輸入脈沖通過74HC393鎖存(雙四位二進制計數(shù)器)后，送入單片機的P2口。輸入信號：脈沖信號(0~255)HZ
6、在單片機內(nèi)經(jīng)過程序處理后，輸出顯示信號送到P1口(數(shù)據(jù)4位，選擇信號4位)。連到12針的插座上。
附圖二：
1、輸出顯示信號送到P1口(數(shù)據(jù)4位，選擇信號4位)連到12針插座，其中數(shù)據(jù)4位(高四位)送入MC14543(BCD--鎖存/7段譯碼/驅動動器)中，共有12個MC14543，分別控制著與累計流量8位及瞬時流量4位相連的液晶塊的顯示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中另外4位選擇信號(ABCD)直接送到CD4514譯碼器(4位鎖存/4-16線譯碼器)，通過兩個MC14174B(帶清0端的6D觸發(fā)器)，浮動顯示的小數(shù)點位。
2、累積流量和瞬時流量的顯示使用兩個液晶塊：EDS806A 960827/DR(8位)、EDS805A 971218/DR(4位)
a、 累積流量顯示：八位浮點式，開始顯示小數(shù)點后五位：0.00000m3，最后顯示小數(shù)點后三位：0000.000m3。
b、 瞬時流量顯示：顯示為小數(shù)點后兩位：00.00 m3。
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