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1、）涡街流量计 摘 要计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济有着密切的关系。尤其在当今能源危机，工业生产自动化越来越高，能源使用浪费现象严重的时代情况下。流量计有了越来越重要的地位，受到人们越来越多的关注。在当今社会流量计已经广泛运用于工农业生产，交通运输，国防建设，科学研究，对外贸易，以及人民生活的各个角落，由此可见对流量计的研究与开发认知，有着广泛的意义和作用！根据实现功能的需要，本课题设计了一款基于AT89C51为核心的单片机气体涡轮流量计。该流量计具有测量精度高，能耗低，稳定性好，测量范围广，维修方便等优势。控制器主芯片AT89C51具有低功耗，驱动能力
2、强，稳定性好等特点。根据设计要求硬件部分主要分四个模块，即流量传感变送模块，主控CPU智能模块，LED数码管显示模块和上位机通讯模块。各模块能独立工作，并通过通讯接口，键盘模块等功能模块组成功能完善的整体。流量计的设计结构合理，运行稳定可靠，同时具有了RS-485通信接口，适合应用于远程分布式系统的流量检测关键词：涡轮气体流量传感器 AT89C51芯片 RS-485通讯接口ABSTRACTMeasurement is the eyes of industrial production. Flow measurement is the measurement of science and tec
3、hnology, it is part of the national economy and have a close relationship. Especially in todays energy crisis, industrial production and high automation, energy use serious waste of time situation. Flowmeter have an increasingly important position, gets more and more attention. .In todays society fl
4、owmeter have been widely used in industrial production, transportation, national defense construction, scientific research, trade, and peoples life. Thus the research and development of flowmeter is widely cognitive, the significance and role of! According to the realization of the function, this to
5、pic design based on AT89C51 microcontroller as the core of gas turbine flow meter. The meter has high accuracy, good stability, low energy consumption, measuring range, convenient maintenance and other advantages. Main chip controller with low consumption, drive AT89C51 ability, good stability .Acco
6、rding to the design requirements of the hardware part four modules, namely flow sensor and control variable send module CPU intelligent module, LED digital display module and tube computer communication module .Each module can work independently, and through the communication interface module, keybo
7、ard function module function perfect overall. The design flow with reasonable structure, stable operation, also has the RS-five 485 communication interface, suitable for application of remote distributed system flow testing.Key words：Turbine wheel gas flow amount sensor；AT89C51 chip；RS-485 communica
8、tion connection；2目 录 第一章 绪论 11.1 课题背景11.2 流量计的发展11.3 流量计的分类及其工作原理21.4 研究的内容与目的7第二章 流量计的设计基本原理82.1 涡轮流量计的基本工作原理82.2 流量计的结构9第三章 流量计的硬件电路设计103.1 流量传感变送模块103.2 AT89C51单片机模块设计113.3 键盘液晶显示部分113.4 通信模块16第四章 软件部分设计194.1 主程序设计194.2 中断程序204.3 流量检测程序214.4 功能块程序22第五章 总结23参考文献24外文资料中文译文致谢 1第一章 绪论1.1 课题背景流量作为工业生产
9、过程中检测控制中一个重要的参数，在工业生产、交通运输、能源计量、国防建设、环境保护、科学研究以及人民生活各个领域中都有着重要的作用。伴随科学技术的进步，对流量计量人们提出了更高的要求，而且在全球自然资源供应日趋紧张的今天，提高流量测量精度有着举足轻重的现实意义。流量计量是计量科学的重要组成部分之一，凡涉及到有流动介质的工艺过程，无论是气体，液体，还是固体粉料，都有一个流量的检测与控制环节。所以，流量计量在各行各业以及人们生活中都扮演着极其重要的角色，是人们对生产流程进行监督控制、保障安全、改进工艺、经济核算的基础。因此，流量计量技术的发展，直接关系到整个国民经济，民生的发展，尤其在工业技术迅速
10、发展和能源问题日益突出的今天，流量的对象、环境日趋多样化，对流量测量精度的要求也越来越高。对流体流量的精确测量和调节，不但是保证工艺过程处于最佳运行状态的重要前提，也是正确评价生产过程经济性的保证。同时，随着工业生产自动化、管道化的发展，流量仪表在整个仪表生产中所占的比重也越来越大，目前已广泛应用于生物、石油、化工、冶金、电力、医药、食品、能源管理、航空航天、机械制造等行业的流量积算和定量控制。1.2 流量计发展流量测量仪表是用来测量管道或明沟中的液体、气体或蒸汽等流体流量的工业自动化仪表，又称流量计。 流量是指单位时间内流经管道有效截面的流体数量，流体数量用体积表示者称为体积流量，单位为米3
11、/时、升/时等；流体数量用质量表示者称为质量流量，单位为吨/时、千克/时等。 早在1738年，瑞士人丹尼尔第一伯努利以伯努利方程为基础，利用差压法测量水流量；后来意大利人文丘里研究用文丘里管测量流量，并于1791年发表了研究结果；1886年，美国人赫谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置。 20世纪初期到中期，原有的测量原理逐渐成熟，人们开始探索新的测量原理。自1910年起,美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。1922年，帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽。 19111912年，美籍匈牙利人卡门提出卡门涡街的新理论；30年代,又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法，但到第二次世界
12、大战为止未获很大进展，直到1955年才有应用声循环法的马克森流量计，用于测量航空燃料的流量。1945年，科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况。 二十世纪60年代以后，测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。例如，为了提高差压仪表的精确度，出现了力平衡差压变送器和电容式差压变送器；为使电磁流量计的传感器小型化和改善信噪比，出现了用非均匀磁场和低频励磁方式的电磁流量计。此外，具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计也在70年代问世。 随着集成电路技术的迅速发展，具有锁相环路技术的超声(波)流量计也得到了普遍应用。微型计算机的广泛应用，进一步提高了流量测量的能力，如激光多普勒流速计应用
13、微型计算机后，可处理较为复杂的信号。1.3 流量计的分类及其工作原理流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计2。 总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发
14、讯装置。因此,以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。 按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。 按照目前最流行、最广泛的分类法,可分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计，我们就通过这种分类方法，来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。1.31 差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。 优点: (1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长; (2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟; (3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。 缺点: (1)测量精度普遍偏低; (2)范围度窄,一般仅3:14:1; (3)现场安装条件要求高; (4)压损大(指孔板、喷嘴等)。 1.32 浮子流量计浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计5的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子
