渦街流量計測量系統(tǒng)的硬件構(gòu)造介紹
渦街流量計測量系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛,那么我們是不是應(yīng)該要清楚其中的硬件構(gòu)造呢。其實我們大家都知道也明白在石油、化工等出產(chǎn)進程中,對管道內(nèi)液體和氣體的流量進行測量和節(jié)制是完成出產(chǎn)進程主動化的主要構(gòu)成局部。每當我去車間看到渦街流量計測量系統(tǒng)的一步步完成,我都自我感覺到,這么完整完美的系統(tǒng)是我們廠生產(chǎn)出來的,而且渦街流量計具有量程寬,無可動部件,運轉(zhuǎn)牢靠,維護簡略,壓力損掉小,具有必然的計量精度等長處。[1]特殊是在很寬的局限內(nèi),它的測量與介質(zhì)的密度、粘度等物性參數(shù)無關(guān),因此遭到遍及歡送。本文引見使用MCS一51單片機設(shè)計的智能渦街流量計,對渦街流量計固有的非線性進行批改,并具有顯示、打印、檢測參數(shù)的品種以及數(shù)據(jù)處置等功用,然后拓寬了渦街流量計的使用局限。
渦街流量計是基于卡門渦街道理制成的一種流體振蕩性流量計。即在活動的流體中放置一個非流線型的對稱外形的物體(渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)作體),就會在其下賤兩側(cè)發(fā)生兩列有規(guī)則的漩渦即卡門渦街,其漩渦頻率正比于來流速度:[2]
F=Stu/d 。1)
式中 F—渦街頻率
d—漩渦發(fā)作體寬度
u—來流速度
St—斯特勞哈爾數(shù)
St的值與漩渦發(fā)作體寬度d和雷諾數(shù)Re有關(guān)。當雷諾數(shù)Re<2×104狀況下,St為變數(shù):當Re在2×104~7×106的局限內(nèi),St值根本上堅持不變,這段局限為流量計的根本測量局限。
式(1)標明,當d和St為定值時,漩渦發(fā)生的頻率F與流體的均勻流速u成正比,應(yīng)用這一特征制成了渦街流量計。因為渦街傳感器所測的并不是均勻流速,而大約是漩渦發(fā)作體兩側(cè)的流速。[3]關(guān)于湍流形態(tài),分歧的雷諾數(shù)下,流速散布規(guī)則是分歧的。即分歧的流速下具有分歧的流速散布,進而闡明了渦街流量傳感器檢測到的首要反映漩渦發(fā)作體兩側(cè)的流速與管道均勻流速的關(guān)系不是獨一確定的。這闡明渦街流量傳感器的非線性誤差是其檢測機理所決議的。在實踐運用時,先繪出傳感器的儀表系數(shù)與頻率的實驗曲線f (F)。
K= f (F)=KG(F) 。2)
式中G(F)是統(tǒng)一口徑的各臺儀表一樣的曲線外形(僅是位移分歧)。K是均勻儀表系數(shù)。在本文使用MCS一51單片機的智能渦街流量計中,經(jīng)過將實驗曲線外形G(F)事前固化于流量計的EPROM中,和讓用戶連系現(xiàn)場詳細工況經(jīng)過鍵盤輸入K的值,完成渦街傳感器的非線性批改。
硬件設(shè)計
依據(jù)設(shè)計要求,單片機使用系統(tǒng)[4]包羅:(1)承受變送器送來的與流量成正比的脈沖,并對其準時、計數(shù)的電路;(2)顯示器,鍵盤,打印機接口電路;(3)外部存儲器的擴展電路;首要電路引見如下:
為使接口硬件盡能夠少,設(shè)計時,僅用一片8155I/O接口芯片完成智能化儀表的鍵盤輸入,LED輸出和打印機輸出的接口義務(wù)。將8155的PC口用作顯示自選通和鍵盤掃描輸出,PB口用作顯示字段及小數(shù)點的輸出,8031外部中綴INTO用作鍵盤呼應(yīng)輸入,PA口用作外接打印機的輸出。如圖2所示。
。1)顯示器接口設(shè)計
設(shè)計6位LED顯示器作為儀表的顯示輸出。8155的PB口界說為輸出口,個中低四位PB0~PB3輸出顯示數(shù)據(jù)的BCD碼,并經(jīng)74LS249 BCD譯碼器譯碼后送LED的段碼端,PB4作為測量后果的小數(shù)點位經(jīng)驅(qū)動器后接LED的小數(shù)點發(fā)光段;PB5作為極性節(jié)制位獨自節(jié)制一個發(fā)光二極管以顯示測量后果的正負。8155的PC口界說為輸出口,PC0~PC5辨別節(jié)制6位LED的位選通,完成動態(tài)掃描方法顯示。
。2)鍵盤接口設(shè)計
在圖2所示的鍵盤接口中,由6個鍵構(gòu)成鍵盤。8031用外部中綴INTO作為鍵盤形態(tài)輸出。在6個鍵中,個中兩個鍵界說為\'加一鍵\'和\'減一鍵\'。別的4個鍵辨別為打印鍵,編程鍵,選項鍵以及復(fù)位鍵。按下編程鍵后,進入編程形態(tài),用戶輸入均勻儀表系數(shù)。選項鍵用來確定顯示那種流量表達方法(如體積流量、質(zhì)量流量等),鍵盤的列掃描旌旗燈號來自于PC口輸出的LED位選通訊號:鍵盤的行輸入旌旗燈號由鍵盤能否閉合獲得。沒鍵按下,鍵形態(tài)為開,INTO位高電平,中綴不被觸發(fā);如有鍵按下,鍵形態(tài)為閉,INTO由高點平變?yōu)榈碗娖剑芯Y由旌旗燈號下降沿觸發(fā),然后向CPU宣布中綴懇求。CPU呼應(yīng)中綴后讀取PC口的輸出形態(tài),判別PC0~PC5輸出的低電平為即可完成鍵掃描和鍵辨認。
(3)打印機接口設(shè)計
采用GP一16通用智能微型打印機,自帶8039單片機。它可以把8031送來的數(shù)據(jù)以字符串、數(shù)據(jù)或圖形三種方法打印出來;它與儀表的接口設(shè)計如圖2所示,它的8根雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線D0~D7直接與8155的PA0~PA7相連,片選旌旗燈號CS與8155的片選旌旗燈號公用單片機系統(tǒng)譯碼器輸出的端口地址Y7,WR和RD直接與8031的WR,RD相連,其硬件設(shè)計十分簡略。
2 外部存儲器的擴展
。1)順序存儲器EPROM的擴展
因為8031片內(nèi)沒有EPROM,故8031單片機需求外擴一片EPROM2764(8K字節(jié))。在P0口送出的低8位地址時,地址由旌旗燈號ALE的下降沿節(jié)制鎖存到鎖存器中,高5位由P2.0~P2.4供應(yīng),鎖存器采用74LS373鎖存器,節(jié)制端直接與ALE相連。則順序存儲器讀選通訊號PSEN節(jié)制EPROM2764的輸出答應(yīng)端OE。
。2)數(shù)據(jù)存儲器的擴展
MCS一51單片機內(nèi)RAM為128個字節(jié),因其容量不克不及知足設(shè)計要求,故本機擴展8K字節(jié)靜態(tài)RAM6264一片。本機外擴展的RAM和EPROM電路如圖3所示:
從圖中可以看出EPROM2764與RAM6264的地址局限是一樣的,然則它們的節(jié)制旌旗燈號是紛歧樣的。2764的選通訊號是PSEN,而6264的讀入或?qū)懭胧强縍D或WR型號節(jié)制,所以不會發(fā)生數(shù)據(jù)抵觸問題。
軟件設(shè)計[6]
本機軟件采用模塊構(gòu)造,其4個首要局部辨別如下。
1 主順序
主順序為本儀器的監(jiān)測順序。在順序運轉(zhuǎn)中,必需起首對系統(tǒng)進行初始化,清各任務(wù)單位,置計數(shù)器及標記位初值,自檢指示燈,開中綴,啟動計數(shù)器等任務(wù)。儀器采用微型鍵盤和LED指示燈相共同,使儀器的各類功用明晰有序。
鍵盤子順序包羅:掃描鍵盤子順序。其功用是尋覓能否有鍵按下,輸入鍵值順序;鍵值掃描順序;表驅(qū)動順序;通用顯示子順序等。鍵值掃描子順序的功用是依據(jù)按鍵的地位一行行的掃描。表驅(qū)動順序是判別按鍵是哪種功用鍵。通用顯示子順序的功用是將顯示緩沖區(qū)中的字碼轉(zhuǎn)換成段碼送入顯示器中,顯示各類字型。簡直一切順序中都要用到這一順序,因而稱之為通用顯示子順序,以便與顯示功用塊相區(qū)別。
2 中綴效勞順序
儀器的測量、轉(zhuǎn)換等順序均經(jīng)過中綴方法同主順序相連,單片機內(nèi)的兩個準時器計數(shù)器作為閘門運用。由于流量頻率的測量很主要,所以準時器TO被用來測評,并定為高級中綴。測量測頻中綴效勞子順序流程圖如圖4所示。
3 功用塊順序
儀器經(jīng)過鍵盤輸入敕令,可隨時獲得用戶所需的后果,這就要用到功用順序塊。功用順序塊包羅:顯示、打印、清零等功用塊。顯示功用塊的效果是依據(jù)用戶的需求轉(zhuǎn)入響應(yīng)的進口參數(shù),再經(jīng)由碼之轉(zhuǎn)換,送至顯示緩沖區(qū)中。打印順序包羅打印質(zhì)量流量及體積流量、瞬時流量及累計流量。
4 運用核算子順序首要包羅核算流量的順序
采用的是浮點制運算子順序,這些運算子順序可直接挪用。
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