流量积算仪的设计介绍

流量积算仪的设计介绍

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精确，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)、EDS805A 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，最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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