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(dāng)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(dāng)雷諾數(shù)Re<2×104狀況下,,St為變數(shù):當(dāng)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(biāo)明,當(dāng)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(xì)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(zhǔn)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(fù),。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�,,中綴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(rèn),。
�,。�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(biāo)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(zhǔn)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(zhǔn)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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