涡街流量计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.18M 资料格式：doc 举报版权申诉

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摘要（字体，字号）

Abstract

第一章绪论

1.1引言

1.2 流量计的分类

1.3涡轮流量计的特点

第二章系统工作原理

2.1 总体设计（系统结构，主要是硬件结构，主要组成部件）

2.2工作原理

第三章硬件设计

3.1 检测电路硬件电路的总体设计

3.2 片子的简介

3.2.1 AT89C51单片机及引脚介绍

3.2.2 A/D转换元件

3.2.3 LED数码管

3.3 单片机与芯片接口

3.3.1 与A/D的接口

3.3.2 与LED现实的接口

第四章系统软件设计

4.1 主程序结构图

4.2显示程序

4.3A/D转换程序

第五章抗干扰技术

5.1硬件措施

5.1.1模拟量输入回路抗干扰措施

5,1.2长线传输的抗千扰措施

5.2软件措施

5.2.1插入NOP 指令

5.2.2设置软件陷阱

5.2.3设置看门狗

参考文献

结束语

致谢

宁夏理工学院毕业设计（论文）毕业论文摘要（字体，字号）工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别高。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。（具体介绍搞论文主要解决的问题，你做的工作）关键字：AT89C51，ADC0809,流量检测，涡轮流量传感器 I

宁夏理工学院毕业设计（论文） Abstract Industrial production process control is the flow measurement and insrumental-ment big field, flow and temperature, pressure and thing location for process control of collectively together four parameters, people through these parameters on the product-ion process for monitoring and control. The fluid flow measure and adjust properly is to ensure the safe and economic operation process, improve the product quality and reduce the material to improve the economic benefit and to realize scientific consumption, management foundation. Flow of the detection and control in chemical, electrical energy, metallurgy, petroleum, etc wide application. collection, treatment, in the gas concern, because In the gas industry booming now, gas measurement caused the people of storage, particular transportation and distribution process, need to millions of flowmeter, some of them involved in settlement amount flow of digital huge, measuring and controlling accuracy and reliability requirements especially high. In addition, in the environmental protection field, the flow measurement instrument also play an important role. People in order to control the air pollution of the atmosphere pollution, must flue gas and other greenhouse gas emissions monitoring; Wastewater and sewage discharge, make the surface water and underground water contaminated, people have to waste and sewage processing, control on emissions. So millions of flue gas discharge points and sewage discharges all became the flow measurement object. Meanwhile in scientific experiments field, need a lot of flow control system simulation and experiment. In modern agriculture and water conservancy of flow construction, biological engineering, pipes, aerospace, military field have also widely used. Key word: AT89C51, ADC0809, flow testing, vortex flow sensor II

宁夏理工学院毕业设计（论文）目录第二章第三章摘要 ..................................................................................................................................................... I Abstract.............................................................................................................................................. II 目录................................................................................................................................................ 1 绪论 ................................................................................................................................ 2 第一章 1.1 引言 ................................................................................................................................ 2 1.2 流量计的分类 .................................................................................................................... 2 1.3 涡轮流量计的特点 ............................................................................................................. 4 系统工作原理 ................................................................................................................ 5 2.1 总体设计 ............................................................................................................................ 5 2.2 工作原理 ............................................................................................................................. 5 硬件设计 ........................................................................................................................ 6 3.1 硬件电路的总体设计........................................................................................................6 3.2 片子的简介........................................................................................................................ 6 AT89C51 单片机及引脚介绍 ...............................................................................6 3.2.1 3.2.2 A/D 转换元件 ......................................................................................................... 9 3.2.3 LED 数码管 ...........................................................................................................14 3.3 单片机与芯片接口 ..........................................................................................................17 3.3.1 与 A/D 的接口......................................................................................................17 3.3.2 与 LED 现实的接口..............................................................................................18 系统软件设计 .............................................................................................................. 20 第四章 4.1 主程序结构图 .......................................................................................................................... 20 4.2 显示程序 ............................................................................................................................ 22 A/D 转换程序 ............................................................................................................... 23 4.3 抗干扰技术 .................................................................................................................. 24 5.1 硬件措施 ........................................................................................................................... 24 5.1.1 模拟量输入回路抗干扰措施 ...............................................................................24 5,1.2 长线传输的抗千扰措施 .......................................................................................24 5.2 软件措施 ........................................................................................................................... 25 5.2.1 插入 NOP 指令 ......................................................................................................25 5.2.2 设置软件陷阱 .......................................................................................................25 5.2.3 设置看门狗 ...........................................................................................................25 参考文献 .......................................................................................................................................... 27 结束语.............................................................................................................................................. 28 致谢 .................................................................................................................................................. 29 第五章 1

宁夏理工学院毕业设计（论文）第一章绪论 1.1 引言气体流量的测量在热电生产、石油化工、食品卫生等工业领域具有广泛的应用。随着传感器技术，微电子技术、单片机技术的发展．为气体流量的精确测量提供了新的手段。随着传感器技术，微电子技术、单片机技术的发展．为气体流量的精确测量提供了新的手段，本文以80C51单片机为智能检测核心，充分利用单片机丰富的硬件资源，配以适当的检测接口电路，可精确测量由涡街流量传感器或电磁流量传感器输出的代表流量大小的脉冲信号，以及气体在当地状态下的压力、温度等模拟电压信号。由软件计算出对虚的标准状态藏量和累积流量，以简单的硬件结构实现了一个高可靠性、高精度、多功能的气体流量检测系统。工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。由于石油是重要的能源，无论上从节约能源的角度，还是从经济性角度来看, 对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的经济效益也是十分明显的。在自来水的监测与流量控制中，应用高精度的流量计量与控制仪表也是必须的，所带来的经济效益是十分巨大且显而易见的。 1.2 流量计的分类为了满足各种测量的需要，几百年来人们根据不同的测量原理，研究开发制造出了数十种不同类型的流量计，大致分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等。各种类型的流量计量原理、结构不同既有独到之处又存在局限性。为达到较好的测量效果，需要针对不同的测量领域，不同的测量介质、不同的工作范围，选择不同种类、不同型号的流量计。工业计量中常用的几种气体流量计有：差压式流量计、容积式流量计、涡轮流量计、涡街流量计、旋进涡轮流量计、时 2

宁夏理工学院毕业设计（论文）差式超声波流量计、科式质量流量计等。 1．差压式流量计：差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时（如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。 2．容积式流量计：在容积式流量计的内部，有一构成固定的大空间和一组将该空间分割成若干个已知容积的小空间的旋转体，如腰轮、皮膜、转筒、刮板、椭圆齿轮、活塞、螺杆等。旋转体在流体压差的作用下连续转动，不断地将流体从已知容积的小空间中排出。根据一定时间内旋转体转动的次数，即可求出流体流过的体积量。 3．涡街流量计：在流体中安放非流线型旋涡发生体，流体在旋涡发生体两侧交替地分离释放出两列规则的交替排列的旋涡涡街。在一定的流量（雷诺数）范围内，旋涡的分离频率与流经涡街流量传感器处流体的体积流量成正比[29]。 4．时差式超声波流量计：当超声波穿过流动的流体时，在同一传播距离内，其沿顺流方向和沿逆流方向的传播速度则不同。在较宽的流量（雷诺数）范围内，该时差与被测流体在管道中的体积流量（平均流速）成正比。 5．涡轮流量计：气体涡轮流量计是一种速度式流量计，如图1.1 所示，它是由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成；被测流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的转速随流量的变化而变化，即流量大，涡轮的转速也大，再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后，送入显示仪表进行计数和显示，根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动，并冲击涡轮叶片时，便有kQ = f ，其中：Q 是流经变送器的流量（L/s）；f 是电脉冲频率；k 是仪表系数，次/升]。管道内流体的力作用在叶片上，推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理，在线圈内将感应出脉动的电势信号，此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比，k 是涡轮变送器的重要特性参数，它是代表每立方米流量有几个脉冲，或者每升流量有几个脉冲，不同的仪表有不同的k。涡轮变送器输出的脉冲信号，经前置放大器放大后，送入显示仪表，就可以实现流量的测量。 3

宁夏理工学院毕业设计（论文） 1.3 涡轮流量计的特点在各种流量计中涡轮流量计、容积式流量计是可以得到最佳重复性的少数仪表。二者相比，涡轮流量计又具有自己的特点，如结构简单、加工零部件少、质量轻、维修方便、成本低的特点。涡轮流量计还具有测量准确度高、测量范围广、压力损失小、惰性小、温度范围广及数字信号输出等优点。像这样的技术参数其他流量计则是难以达到的。因此涡轮流量计在工业上应用最广泛，发展最迅速。除了在石油、化工、电力工业中用来测量水、油品、燃气等管流流量及食品工业中测量牛奶、酒类等流量外，由于其兼有测量准确度高和重复性好的特点，故还可以作为校验其它流量计的标准表。涡轮流量计虽有很多优点，但由于涡轮必须与流体接触并转动，因此对被测流体的洁净度要求高。流体的温度、粘度、密度对仪表指示值也有较大影响。而且由于有转动部件，会带来轴承的磨损，使仪表的使用年限受到影响。因此，必须注意根据被测流体的具体情况恰当的选择变送器型式及其附属设备，如附加适当的过滤器等保护设备。应该指出，随着新材料、新工艺的发展，仪表转动部分的耐磨性、变送器的维修性能和寿命正在不断提高；随着对涡轮流量计粘度修正问题研究的不断深入以及测量线路的完善和微的应用，涡轮流量计可以方便和准确得进行各种参数的修正，显示仪表的性能也将更臻完善目前生产的双涡轮流量计，由于变送器内串联两个涡轮，可以互相校核，从而提高了仪表使用的可靠性，受到好评。可以语言，随着涡轮流量计结构和性能的不断完善，它将在各个领域中越来越广泛的得到应用，在流量测量和标准传递中发挥更大作用。除此之外，考虑到价格因素：用于检测气体流量的孔板或者涡街流量计的价格一般在40000-10000元，所以选用涡轮流量计作为检测元件是性价比比较适合的。（把文章以下章节安排的内容介绍一下） 4

宁夏理工学院毕业设计（论文）第二章系统工作原理 2.1 总体设计（系统结构，主要是硬件结构，主要组成部件）通过 AD 转换器，作为单片机与外部输入的接口，将外部的模拟量输入单片机。单片机在系统软件的控制作用下，对输入的数据进行分析，向外部输出控制信号，实现 LED 显示。LED 数码管显示动态的流量。系统软件主要包括主程序，显示程序和供主程序调用的各个小的子程序。主程序实现系统的总体功能，子程序实现相应的具体功能。 2.2 工作原理被测流体流经涡轮流量传感器时，传感器内的叶轮借助于流体的动能而产生旋转，周期性的改变磁电感应转换系统中的磁阻值，使通过线圈的磁通量周期性的发生变化而产生电脉冲信号。在一定的流量范围下，叶轮转速与流体流量成正比，即电脉冲数量与流量成正比。该脉冲信号经放大器放大后送至二次仪表进行流量和总量的显示或积算。在测量范围内，传感器输出的脉冲总数与流过传感器的体积总量成正比，其比值称为仪表常数，以K (次，L)表示。每台传感器都经过实际标定测得仪表常数值。当测出脉冲信号的频率f’除以仪表常数K便可求得瞬进流量q(L／s)。即 q-fK。流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号，AD转换器将模拟电信号转化为离散信号，传给单片机。单片机将信号以数字形式在LED数码管上显示。传感器 ADC0809 AT89C51 显示驱动 LED 显示图 2-1 原理图 5

宁夏理工学院毕业设计（论文）第三章硬件设计根据对系统机构的分析，针对流量监测中存在的（什么问题），我进行改进设计。 3.1 检测电路硬件电路的总体设计系统的总体设计思想是流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号，AD 转换器将模拟电信号转化为离散信号，传给单片机。单片机软件系统根据事先的设定值对采集的信息进行处理，输出离散的数字型号。数字先好通过 LED 数码管显示，从而实现对气体流量的检测。 3.2 片子的简介 3.2.1 AT89C51 单片机及引脚介绍 AT89C51 属于 MCS-51 系列单片机。在 MCS-51 系列中，各类单片机是相互兼容的，只是引脚功能略有差异。在器件引脚的封装上，MCS-51 系列机通常有两种封装：一种是双列直插式封装，常为 HMOS 型器件所用；另一种是方形封装，大多数在 CHMOS 型器件中使用。其中，引脚 1 和引脚 2（方形封装为引脚 2 和引脚 3）的第二功能仅用于 8052/8032，NC 为空引脚。如下图所示。 AT89C51 有 40 条引脚，共分为端口线、电源线和控制线三类。 1．端口线（4×8=32 条） 8051 共有四个并行 I/O 端口，每个端口都有八条端口线，用于传送数据/地址。由于每个端口的结构各不相同，因此它们在功能和用途上的差别颇大。现对它们综述如下： ①P0.7—P0.0：这组引脚共有八条，为 P0 口所专用，其中 P0.7 为最高位，P0.0 为最低位。这八条引脚共有两种不同的功能，分别使用于两种不同的情况之下。第一种情况是 AT89C51 不带片外存储器，P0 口可以作为通用 I/O 口使用，P0.7—P0.0 用于传送 CPU 的输入/输出数据。这时，输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性。第二种情况是 6

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