流量積算儀的設(shè)計(jì)介紹

一、測(cè)量原理
本文中介紹了一個(gè)用單片機(jī)設(shè)計(jì)的流量積算儀，它能適用于各種介質(zhì)，如氣體、液體等，可測(cè)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(jìn)行非線性調(diào)節(jié)，用各種介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)儀表對(duì)該流量計(jì)進(jìn)行檢定后，即可使之成為該介質(zhì)的流量計(jì)。
流量計(jì)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(hào)的相關(guān)電子電路組成。
當(dāng)以一定流速流動(dòng)介質(zhì)遇到流量傳感器的旋渦發(fā)生體時(shí)，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(jī)設(shè)計(jì)的流量積算儀，根據(jù)傳感器送來的頻率信號(hào)，進(jìn)行累計(jì)，顯示，并將累計(jì)流量和瞬時(shí)流量通過串行口通訊送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，如形成報(bào)表等。
為使用儀表更加準(zhǔn)確，我們可以通軟件的方法使儀表非常精確，基本上可達(dá)到0.05%左右。首先在儀表出廠前，非用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置對(duì)該流量計(jì)進(jìn)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(gè)頻率的每秒流量系數(shù)。然后通過四個(gè)鍵的鍵盤設(shè)置流量參數(shù)，由單片機(jī)程序?qū)⑾到y(tǒng)全程的頻率對(duì)應(yīng)的每秒流量計(jì)算出來后，寫入單片機(jī)的24C16中。
正常測(cè)量時(shí)，根據(jù)不同的頻率取出24C16中的相應(yīng)每秒流量，送到單片機(jī)中經(jīng)運(yùn)算，得到當(dāng)時(shí)的瞬時(shí)流量(米3/小時(shí))，并進(jìn)行累計(jì)。
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(jī)，它是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè)4K字節(jié)的Flash可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。
2、存儲(chǔ)流量和參數(shù)，用的存儲(chǔ)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(chǔ)器。通過單片機(jī)的P0.0和P0.1口與它的SDA和SCL分別相連，進(jìn)行讀寫操作。
3、一秒硬件復(fù)位電路，使用MC14060(十四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器)、二個(gè)74HC132(兩輸入與非門)和二個(gè)雙JK觸發(fā)器CD4027，在CD4027的15腳形成一秒寬的時(shí)鐘脈沖。
4、CD4027的15腳接到RESET端，使單片機(jī)定時(shí)復(fù)位。單片機(jī)采用省電模式工作，每次輸入、累計(jì)、顯示處理后等待喚醒，這樣工作功耗非常小。設(shè)置補(bǔ)償系數(shù)時(shí)，復(fù)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(jìn)制計(jì)數(shù)器)后，送入單片機(jī)的P2口。輸入信號(hào)：脈沖信號(hào)(0~255)HZ
6、在單片機(jī)內(nèi)經(jīng)過程序處理后，輸出顯示信號(hào)送到P1口(數(shù)據(jù)4位，選擇信號(hào)4位)。連到12針的插座上。
附圖二：
1、輸出顯示信號(hào)送到P1口(數(shù)據(jù)4位，選擇信號(hào)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(qū)動(dòng)動(dòng)器)中，共有12個(gè)MC14543，分別控制著與累計(jì)流量8位及瞬時(shí)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(hào)(ABCD)直接送到CD4514譯碼器(4位鎖存/4-16線譯碼器)，通過兩個(gè)MC14174B(帶清0端的6D觸發(fā)器)，浮動(dòng)顯示的小數(shù)點(diǎn)位。
2、累積流量和瞬時(shí)流量的顯示使用兩個(gè)液晶塊：EDS806A 960827/DR(8位)、EDS805A 971218/DR(4位)
a、 累積流量顯示：八位浮點(diǎn)式，開始顯示小數(shù)點(diǎn)后五位：0.00000m3，最后顯示小數(shù)點(diǎn)后三位：0000.000m3。
b、 瞬時(shí)流量顯示：顯示為小數(shù)點(diǎn)后兩位：00.00 m3。
http://www.jiluyi8.com/