流量積算儀的設計介紹

一、測量原理
　　本文中介紹了一個用單片機設計的流量積算儀，它能適用于各種介質，如氣體、液體等，并能在全流程范圍內進行非線性調節，用各種介質的標準儀表對該流量計進行檢定后，即可使之成為該介質的流量計。
流量計由流量傳感器和流量積算儀兩部分組成，流量傳感器由旋渦發生體、傳感器探頭和產生輸出信號的相關電子電路組成。
　　當以一定流速流動介質遇到流量傳感器的旋渦發生體時，旋渦產生的頻率與流速成正比，因此與管道內的流量成正比，因此我們用單片機設計的流量積算儀，根據傳感器送來的頻率信號，進行累計，顯示，并將累計流量和瞬時流量通過串行口通訊送到計算機中進行處理，如形成報表等。
　　為使用儀表更加準確，我們可以通軟件的方法使儀表非常，基本上可達到0.05%左右。首先在儀表出廠前，非用標準設置對該流量計進行檢定后，即可記錄在全流程范圍內的若干段中，每段內單個頻率的每秒流量系數。然后通過四個鍵的鍵盤設置流量參數，由單片機程序將系統全程的頻率對應的每秒流量計算出來后，寫入單片機的24C16中。
　　正常測量時，根據不同的頻率取出24C16中的相應每秒流量，送到單片機中經運算，得到當時的瞬時流量（米3/小時），并進行累計。
二、硬件電路原理圖（如附圖一和附圖二）
附圖一：
　　1、硬件中的核心是ATMEL生產的AT89C51/LV51單片機，它是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機，片內帶有一個4K字節的Flash可編程可擦除只讀存儲器，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術，而且其輸出引腳和指令系統都與MSC-51兼容。
　　2、存儲流量和參數，用的存儲器是ATMEL生產的AT24C16系列，它是一種帶有閃2K字節的可電擦除、可編程的只讀存儲器。通過單片機的P0.0和P0.1口與它的SDA和SCL分別相連，進行讀寫操作。
　　3、一秒硬件復位電路，使用MC14060（十四位二進制計數器）、二個74HC132（兩輸入與非門）和二個雙JK觸發器CD4027，在CD4027的15腳形成一秒寬的時鐘脈沖。
　　4、CD4027的15腳接到RESET端，使單片機定時復位。單片機采用省電模式工作，每次輸入、累計、顯示處理后等待喚醒，這樣工作功耗非常小。設置補償系數時，復位腳正常連接。
　　5、流量傳感器的輸入脈沖通過74HC393鎖存（雙四位二進制計數器）后，送入單片機的P2口。輸入信號：脈沖信號（0~255）HZ
　　6、在單片機內經過程序處理后，輸出顯示信號送到P1口（數據4位，選擇信號4位）。連到12針的插座上。
附圖二：
　　1、輸出顯示信號送到P1口（數據4位，選擇信號4位）連到12針插座，其中數據4位（高四位）送入MC14543（BCD--鎖存/7段譯碼/驅動動器）中，共有12個MC14543，分別控制著與累計流量8位及瞬時流量4位相連的液晶塊的顯示數據。數據中另外4位選擇信號（ABCD）直接送到CD4514譯碼器（4位鎖存/4-16線譯碼器），通過兩個MC14174B（帶清0端的6D觸發器），浮動顯示的小數點位。
　　2、累積流量和瞬時流量的顯示使用兩個液晶塊：EDS806A 960827/DR（8位）、EDS80 971218/DR（4位）
　　a、 累積流量顯示：八位浮點式，開始顯示小數點后五位：0.00000m3，zui后顯示小數點后三位：0000.000m3。
　　b、 瞬時流量顯示：顯示為小數點后兩位：00.00 m3。
三、總框圖及主程序
程序根據開關的設置分三大部分：①正常使用即測量部分②測量輸入頻率部分③設置調整系數部分。
四、結束語
流量計的抗*力強，在流量全范圍內可非線性調整、內部無可調件、使用維護簡單等優點，可以用來測量、變送及現場顯示封閉工業管道中液體、氣體和蒸汽的流量及總量。從投用到現在，應用的效果非常好，是一種理想的儀表