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1、优质文档专业综合课程设计课题：流量计检测装置设计学院：城南学院班级：机电0701班指导教师：陈书涵学号：2007学生:邹娟一 检测系统背景介绍 流量计广泛应用于工业生产和人民生活当中，但大都存在体积大、精度低、价格贵等缺点本文设计的电子巴(靶式)智能流量计，于六十年头起先应用于工业流量测量，主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量，先后经验了气动表和电动表两大开展阶段，SBL系列智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的根底上 ，采纳了最新型电容力传感器作为测量和敏感传递元件，同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪表。 其主要由测量管、受力元件(靶片)、感应元件(电
2、容式力传感器，压力传感器，温度传感器)、传递部件、微限制器及其显示和输出局部组成由于采纳了压力工作温度补偿，大大提高了测量精度。二 检测系统设计方案 本作品是一款基于C8051F系列单片机为核心的流量计，给出了硬件组成和软件设计设计以C8051F单片机为限制模块，选用电子靶式流量传感器，信号调理电路、通信电路、LCD显示等电路在软件上进展了压力和温度补偿设计的流量计精度高，抗干扰实力强，运用便利三 检测系统硬件构造系统的硬件电路以C8051F206单片机为限制核心，主要有信号的输入通道、微限制器及外围电路、红外通信接口和RS一485通信接口和人机交互界面等局部组成，如图1所示 图1 以C805
3、1F206单片机为核心的硬件框图 C8051F206的AD转换模块 C8051F206的AD转换模块是利用C8051F206的片内12位辨别率的ADC转换模块和可编程增益放大器当工作在100ksps的最大采样速率时，供应真正的12位精度和2 L SB的模数转换电压基准可以是电源电压(VDD)，或是一个外部基准电压(VREF)不运用ADC时，系统限制器可以将ADC置于节电关断方式可编程增益放大器接在模拟多路选择器之后，其增益可以用软件设置，从05到16以2的整数次幂递增12Bit辨别率ADC的采样速率高达100ksps，利用C8051F206片内的ADC，一方面简化了原外围扩展的ADC，另一方面
4、，其12Bit的精度和100ksps的采样速率使得本系统的测量精度和测量实时性大为提高，满意了本系统的动态精度要求和实时性要求，从而使本系统的前向通道更加稳定 前端模拟信号调整电路系统采纳的是标准传感器接口，传感器输出的是420mA标 准电流，IU转换后产生电压，经C8051单片机的ADC转换后变成单片机可以处理的数字量，从而实现对压力、流量和温度的监控420mA直流电流经过125Q的电阻转换后产生048-25V的电压，(如图2所示)，可以到达利用系统内部基准电压25V的要求。 图2 A/D转换前端信号处理电路 通信模块设计 为了能够实现采集信息的近距离的实时传输和远程传输，便于实时统计流量的
5、物理值，系统设计了红外通信的接口和基于RS-485通信接口红外通信的放射是通过三极管的放大后将信号注入到38kHz的载波信号后通过发光二极管将信号放射出去，如图3的左上所示；当红外信号放射之后，其接收是通过基于HS0038B的电路接收的，HS0038B是一种专用的红外接收管，其特点是体积小，抗光电干扰强3，且在内部集成了光电转换、放大装置及解调电路，运用便利，电路如图3所示RS一485通信是通过专用集成芯片MAX481进展的，远程信号通过MAX481和光耦隔离后和单片机的端口干脆相连电路如图3所示 显示模块及E2PROM 采纳TOPWAY公司的LM3033字符型12864点阵液晶显示器该模块要
6、满意系统的显示及低功耗要求，其和C8051F206的接口电路如图4所示 图4 LCD显示电路图 VADJ通过可调电阻，可以调整LCD的显示灰度由于采纳虚拟时序实现对LCD的读写，因此LCD中的RS，RW，CS等引脚干脆和单片机的Io口相连RS和RW实现对LCD限制存放器(指令存放器IR和数据存放器DR)的读写操作，CS用来选择LCD显示，实现限制过程比拟简洁DOD7那么为LCD的数据线，用来实现数据传输E2PROM 24C02用来保存系统的参数设置，系统采集到的流量信息等重要数据当系统进展正常的初始化完毕后就要读取E2 PROM中的参数；当C8051F206的电源监控发觉系统的电源发生异样时，
7、如系统即将断电或者系统电源由于外界的干扰等缘由出现异样时，系统将采集到的数据刚好保存到E2PROM中，以便系统正常后读取之前采集的数据同时，还可以通过按键调整系统的常数，并把调整后的数据保存在E2PROM中。四 检测系统软件局部 智能流量计的软件局部主要有系统初始化、数据采集及处理、数据通信以及LCD显示等几个模块组成构成，软件局部总体的系统流程及数据传输中断处理流程如图5所示 图5 系统软件主流程框图及中断子程序流程图 系统初始化系统的初始化主要有是完成系统各局部功能模块的设置，包括系统晶体振荡器的选择、系统Io端口初始化设置、穿插开关的安排、AD转换模块存放器初始化设置等void main
8、 (void) unsigned char i; unsigned char j; unsigned char k; EA=0; WDTCN = 0xde; / 制止看门狗定时器 WDTCN = 0xad; SYSCLK_Init (); / 初始化震荡器 PORT_Init (); / 初始化数据穿插开关和通用IO UART0_Init (); / 初始化UART0 ADC0_Init (); / 初始化ADC Timer3_Init (SYSCLK/SAMPLE_RATE); / 初始化Timer3作为ADC0的采样率 Timer2_Init (SYSCLK / 12 / 1000); /
9、 初始化Timer2，1mS产生中断 Timer2_Init (922); ADCEN = 1; / 允许 ADC WDTCN = 0xa5; /启动看门狗定时器 WDTCN = 0xff;/锁定看门狗定时器 EA = 1; / 允许全部中断. 数据采集模块数据采集模块是由AD转换和数据处理两局部组成AD转换采纳延时等待方式，通过判定AD转换限制存放器中的ADCINT位确定是否转换完毕转换完成后，要从ADC数据字ADCOH和ADCOL中读取转换数据，并把转换数据送到显示缓冲区保存然后进展下一通道的转换，当全部转换完后就从第一通道起先新一轮的转换数据处理模块主要是把AD转换得来的数据转换成有实际
10、意义的详细的流量速度、压力、温度等数据，并且依据流量=流量速度乘以孔径面积算出实际的流量数据，而流量和时间的累计就得到了系统在必须时间内的总流量 数据通信模块程序设计 系统的一个特点就是数据通信方式适应了自动化抄表的开展趋势，采纳红外通信能够完成对数据的实时采集在红外通信的接收过程中，首先判定红外的起始位，然后接收并对脉冲进展计数，接着判定计数脉冲的停顿位，最终按接收到的数据判定接收指令的意义，单片机进入指令的处理和响应假如接收到的指令须要数据的返回，那么程序进入放射阶段在放射阶段，首先要装入放射脉冲的个数，发送起始位脉冲，然后起先发送数据，以停顿位脉冲完毕RS一485通信的半双工通信中，由于
11、MAX481数据的接收和发送都是由同一器件完成的，并且发送和接收都运用同一物理链路，因此必需对限制信号进展切换来限制信号高、低电平以C8051F206中的TI和RI作为参考，当发送时，检测TI是否建立起来，当TI为高电平后关闭发送功能转为接收功能；当接收时，检测RI是否建立起来，当RI为高电平后，接收完毕，又可以转为发送 LCD显示模块LCD用来显示流量计液体的压力、温度、瞬时流量、累计流量等数据本设计采纳的LCD内置ST7290限制器，具有编程简便的特点，用户不用编写困难的驱动程序LCD编程的过程是：首先对L(D进展初始化，完成LCD的各种功能设置，然后送要显示字符的地址坐标，最终把要显示的数据送出，就可以在LCD相应的位置显示所要显示的字符。五 设计小结 设计充分利用了C8051F系列单片机集成度高、运算速度快的特点，开发的流量计精度高、实时性好且具有低功耗的特点，有较高的管用价值，可以广泛应用在工业限制及人们的日常生活中。六 参考文献 【1】 赵玉峰，徐建军Cygnal单片机的模拟量输入转换电路设计.自动化技术和应用.2006,253；80-82【2】丁广文，陈工，王志文，等.一种基于单片机的红外遥控器系统.河北工业大学学报2003.322.40-43【3】
