渦街流量計(jì)測量系統(tǒng)的硬件構(gòu)造介紹

渦街流量計(jì)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(shí)我們大家都知道也明白在石油、化工等出產(chǎn)進(jìn)程中，對(duì)管道內(nèi)液體和氣體的流量進(jìn)行測量和節(jié)制是完成出產(chǎn)進(jìn)程主動(dòng)化的主要構(gòu)成局部。每當(dāng)我去車間看到渦街流量計(jì)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(jì)具有量程寬，無可動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)牢靠，維護(hù)簡略，壓力損掉小，具有必然的計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)的智能渦街流量計(jì)，對(duì)渦街流量計(jì)固有的非線性進(jìn)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(jì)的使用局限。

渦街流量計(jì)測量系統(tǒng)的工作原理圖

　　渦街流量計(jì)是基于卡門渦街道理制成的一種流體振蕩性流量計(jì)。即在活動(dòng)的流體中放置一個(gè)非流線型的對(duì)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(huì)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(jiān)持不變，這段局限為流量計(jì)的根本測量局限。
　　式（1）標(biāo)明，當(dāng)d和St為定值時(shí)，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(jì)。因?yàn)闇u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(jìn)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(dú)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(jī)理所決議的。在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，先繪出傳感器的儀表系數(shù)與頻率的實(shí)驗(yàn)曲線f (F)。
　　　　　　　　　　　　　　K= f (F)=KG（F）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）
　　式中G（F）是統(tǒng)一口徑的各臺(tái)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(jī)的智能渦街流量計(jì)中，經(jīng)過將實(shí)驗(yàn)曲線外形G（F）事前固化于流量計(jì)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(jì)

渦街流量計(jì)測量系統(tǒng)硬件原理圖

　　依據(jù)設(shè)計(jì)要求，單片機(jī)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(duì)其準(zhǔn)時(shí)、計(jì)數(shù)的電路；（2）顯示器，鍵盤，打印機(jī)接口電路；（3）外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路；首要電路引見如下：

　　為使接口硬件盡能夠少，設(shè)計(jì)時(shí)，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(jī)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(diǎn)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(jī)的輸出。如圖2所示。

鍵盤/顯示器及打印機(jī)接口電路

　　（1）顯示器接口設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)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(gè)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(diǎn)位經(jīng)驅(qū)動(dòng)器后接LED的小數(shù)點(diǎn)發(fā)光段；PB5作為極性節(jié)制位獨(dú)自節(jié)制一個(gè)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(dòng)態(tài)掃描方法顯示。

　　（2）鍵盤接口設(shè)計(jì)

　　在圖2所示的鍵盤接口中，由6個(gè)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(gè)鍵中，個(gè)中兩個(gè)鍵界說為\'加一鍵\'和\'減一鍵\'。別的4個(gè)鍵辨別為打印鍵，編程鍵，選項(xiàng)鍵以及復(fù)位鍵。按下編程鍵后，進(jìn)入編程形態(tài)，用戶輸入均勻儀表系數(shù)。選項(xiàng)鍵用來確定顯示那種流量表達(dá)方法（如體積流量、質(zhì)量流量等），鍵盤的列掃描旌旗燈號(hào)來自于PC口輸出的LED位選通訊號(hào)：鍵盤的行輸入旌旗燈號(hào)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(diǎn)平變?yōu)榈碗娖�，中綴由旌旗燈號(hào)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(jī)接口設(shè)計(jì)

　　采用GP一16通用智能微型打印機(jī)，自帶8039單片機(jī)。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(jì)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(hào)CS與8155的片選旌旗燈號(hào)公用單片機(jī)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(jì)十分簡略。

2 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

　�。�1）順序存儲(chǔ)器EPROM的擴(kuò)展

　　因?yàn)?031片內(nèi)沒有EPROM，故8031單片機(jī)需求外擴(kuò)一片EPROM2764（8K字節(jié)）。在P0口送出的低8位地址時(shí)，地址由旌旗燈號(hào)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(chǔ)器讀選通訊號(hào)PSEN節(jié)制EPROM2764的輸出答應(yīng)端OE。

　　（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

　　MCS一51單片機(jī)內(nèi)RAM為128個(gè)字節(jié)，因其容量不克不及知足設(shè)計(jì)要求，故本機(jī)擴(kuò)展8K字節(jié)靜態(tài)RAM6264一片。本機(jī)外擴(kuò)展的RAM和EPROM電路如圖3所示：

渦街流量計(jì)測量系統(tǒng)硬件部分的外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展

　　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(hào)是紛歧樣的。2764的選通訊號(hào)是PSEN，而6264的讀入或?qū)懭胧强縍D或WR型號(hào)節(jié)制，所以不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)抵觸問題。

軟件設(shè)計(jì)[6]

　　本機(jī)軟件采用模塊構(gòu)造，其4個(gè)首要局部辨別如下。

1 主順序

　　主順序?yàn)楸緝x器的監(jiān)測順序。在順序運(yùn)轉(zhuǎn)中，必需起首對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，清各任務(wù)單位，置計(jì)數(shù)器及標(biāo)記位初值，自檢指示燈，開中綴，啟動(dòng)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(jī)內(nèi)的兩個(gè)準(zhǔn)時(shí)器計(jì)數(shù)器作為閘門運(yùn)用。由于流量頻率的測量很主要，所以準(zhǔn)時(shí)器TO被用來測評(píng)，并定為高級(jí)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(shí)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(jìn)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(shí)流量及累計(jì)流量。

4 運(yùn)用核算子順序首要包羅核算流量的順序

　　采用的是浮點(diǎn)制運(yùn)算子順序，這些運(yùn)算子順序可直接挪用。

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