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智能流量积算仪的设计介绍
发布时间:2014-08-02   点击次数:259次

一、测量原理

本文中介绍了一个用单片机设计的流量积算仪,它能适用于各种介质,如气体、液体等,可测量热量,水冷,水热,所以又叫热量流量积算仪,水热/水冷流量积算仪,并能在全流程范围内进行非线性调节,用各种介质的标准仪表对该流量计进行检定后,即可使之成为该介质的流量计。

流量计由流量传感器和流量积算仪两部分组成,流量传感器由旋涡发生体、传感器探头和产生输出信号的相关电子电路组成。

当以一定流速流动介质遇到流量传感器的旋涡发生体时,旋涡产生的频率与流速成正比,因此与管道内的流量成正比,因此我们用单片机设计的流量积算仪,根据传感器送来的频率信号,进行累计,显示,并将累计流量和瞬时流量通过串行口通讯送到计算机中进行处理,如形成报表等。

为使用仪表更加准确,我们可以通软件的方法使仪表非常,基本上可达到0.05%左右。首先在仪表出厂前,非用标准设置对该流量计进行检定后,即可记录在全流程范围内的若干段中,每段内单个频率的每秒流量系数。然后通过四个键的键盘设置流量参数,由单片机程序将系统全程的频率对应的每秒流量计算出来后,写入单片机的24C16中。 

正常测量时,根据不同的频率取出24C16中的相应每秒流量,送到单片机中经运算,得到当时的瞬时流量(米3/小时),并进行累计。 

二、硬件电路原理

附图一:

1、硬件中的核心是ATMEL生产的AT89C51/LV51单片机,它是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机,片内带有一个4K字节的Flash可编程可擦除只读存储器,它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术,而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。 

2、存储流量和参数,用的存储器是ATMEL生产的AT24C16系列,它是一种带有闪2K字节的可电擦除、可编程的只读存储器。通过单片机的P0.0和P0.1口与它的SDA和SCL分别相连,进行读写操作。 

3、一秒硬件复位电路,使用MC14060(十四位二进制计数器)、二个74HC132(两输入与非门)和二个双JK触发器CD4027,在CD4027的15脚形成一秒宽的时钟脉冲。 

4、CD4027的15脚接到RESET端,使单片机定时复位。单片机采用省电模式工作,每次输入、累计、显示处理后等待唤醒,这样工作功耗非常小。设置补偿系数时,复位脚正常连接。 

5、流量传感器的输入脉冲通过74HC393锁存(双四位二进制计数器)后,送入单片机的P2口。输入信号:脉冲信号(0~255)HZ 

6、在单片机内经过程序处理后,输出显示信号送到P1口(数据4位,选择信号4位)。连到12针的插座上。 

附图二:

1、输出显示信号送到P1口(数据4位,选择信号4位)连到12针插座,其中数据4位(高四位)送入MC14543(BCD--锁存/7段译码/驱动动器)中,共有12个MC14543,分别控制着与累计流量8位及瞬时流量4位相连的液晶块的显示数据。数据中另外4位选择信号(ABCD)直接送到CD4514译码器(4位锁存/4-16线译码器),通过两个MC14174B(带清0端的6D触发器),浮动显示的小数点位。 

2、累积流量和瞬时流量的显示使用两个液晶块:EDS806A 960827/DR(8位)、EDS80 971218/DR(4位) 

a、 累积流量显示:八位浮点式,开始显示小数点后五位:0.00000m3,zui后显示小数点后三位:0000.000m3。 

b、 瞬时流量显示:显示为小数点后两位:00.00 m3。

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