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  行业资讯
智能涡轮流量计是将涡轮传感器产生的与原油流量成正比
2012-4-13 8:59:12

智能涡轮流量计系统结构,包括传感器、信号处理电路、AT89C2051单片机、LCD显示电路、数据存储电路和电源。本设计用一个按键来控制显示即时流速或累计流量或分段流量,考虑到信号的衰减、强弱等影响,在信号送入单片机前应对其进行放大,然后再输入到单片机进行计算。 单片机利用定时器T1的计数功能测出输入信号的个数后,再利用单片机的算术运算功能将个数转换成速度,同时每秒进行一次流量累计,从而计算出累计流量。最后将得出的流速、分段流量值和累计流量值存储在E2PROM中,并根据按键的按下情况来显示流速或流量。为了方便计算要显示数据值的段码,可以通过查表的方式将要显示的数据值中每一位的BCD码转换成8段码送到显示缓冲区,最后经串口送至液晶显示模块以显示所测的流速或流量。速和流量值采用8位显示,流量用1个小数位,流速用2个小数位。 系统软件采用模块化设计方法。整个系统由系统初始化模块、信号处理模块、定时器中断模块、流量和流速计算和存储模块、显示数据处理模块、数据显示模块以及其他功能模块组成,其软件结构如图所示。上电后,首先进入系统初始化模块,此后系统软件将开始运行,以实时地将所测数值显示在液晶模块上。

 

智能涡轮流量计硬件选用AT89C2051作为信号处理核心。T89C2051包含2kB的可重擦写闪存、128字节的内部RAM、15个可编程的I/O口线、2个16位定时/计数器、1个5向量两级中断结构和1个全双工的串行通信口,同时支持2种软件可选的节电工作模式[1-2]。设计中用到了AT89C2051的T0,T1定时器,以及P1端口的8个口线。于该单片机与89C51相兼容,因此在硬件电路设计和软件编程方面更加方便。由于AT89C2051本身固有的特点,设计时应考虑到:首先,它的程序存储器空间为2kB,因此所有的跳转和分支转移指令都要限制在这个范围内。其次,它没有MOVX指令,不支持外部存储器操作。此外,AT89C2051自身还有一些其他特点,譬如可以使用命令使其工作在低功耗模式等。


智能涡轮流量计是将涡轮传感器产生的与原油流量成正比的脉动信号转换成流量值,即将传感器单位时间输出脉冲数和输出脉冲总数转换成瞬时流量和总流量,并显示出来。系统能够实时显示当前瞬时流量、当前累加总流量、当前时间,并具有在线参数设置功能。同时可将流量、时间等信号转换成4~20mA的电流信号,以便于信号远传[1]。系统采用LCD显示及低功耗工作方式,整个电路除通信模块外,其它部分均可在2.7~3V电压下工作。在野外无电源场合下可采用2节1.5V干电池供电,完成流量检测和显示功能。单片机选用美国Microchip公司生产的PIC16F873。PIC系列8位单片机采用精简指令集计算机结构(RISCCPU),仅有35条单字指令,可以应用在数字化仪器仪表、自动测试和控制、智能化家用电器等领域[2]。工作频率范围为DC~20MHz;其功耗在工作电压为5V、晶振频率为4MHz时典型值小于2mA,3V/32kHz时小于20μA;运行电压范围:2.0~5.5V;有3组双向I/O口,引脚具有很强的负载直接驱动能力,25mA的吸入/拉出电流;支持中断处理(13个中断源);具有8级深度的硬件堆栈,方便于实现多级子程序调用;串行通信模式方面可支持USART、SPI及I2C等通信方式[3-4]。