通过键盘输入 系数修正 涡轮流量计非线性的方法

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1、通过键盘输入系数修正涡轮流量计非线性的方法摘要介绍一种通过键盘输入系数修正涡轮流量计非线性的方法。用MCS-51单片机进行数据处理和检测，并讨论在以8031单片机为微处理器的智能化仪表中采用一片8155实现智能仪表键盘/显示器及打印机接口的最小化硬件设计技术。闸主题词涡轮流量计流量非线性修正最小化硬件接口闸闸前言闸在石油、化工等生产过程中，对管道内液体和气体的流量进行测量和控制是实现生产过程自动化的重要组成部分。涡街流量计具有量程宽，无可动部件，运行可靠，维护简单，压力损失小，具有一定的计量精度等优点。[1]特别是在很宽的范围内，它的测量

2、与介质的密度、粘度等物性参数无关，因而受到普遍欢迎。本文介绍应用MCS一51单片机设计的智能涡街流量计，对涡街流量计固有的非线性进行修正，并具有显示、打印、检测参数的种类以及数据处理等功能，从而拓宽了涡街流量计的应用范围。闸闸工作原理闸闸闸牎涡街流量计是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡性流量计。即在流动的流体中放置一个非流线型的对称形状的物体(涡街流量传感器中称之为漩涡发生体)，就会在其下流两侧产生两列有规律的漩涡即卡门涡街，其漩涡频率正比于来流速度:[2]闸牎F=Stu/d(1)闸犑街F-涡街频率闸牎d-漩涡发生体宽度闸牎u-来流速度

3、闸牎St-斯特劳哈尔数闸牎St的值与漩涡发生体宽度d和雷诺数Re有关。当雷诺数Re<2×104情况下，St为变数:当Re在2×104~7×106的范围内，St值基本上保持不变，这段范围为流量计的基本测量范围。闸牎式(1)表明，当d和St为定值时，漩涡产生的频率F与流体的平均流速u成正比，利用这一特性制成了涡街流量计。由于涡街传感器所测的并不是平均流速，而大约是漩涡发生体两侧的流速。[3]对于湍流状态，不同的雷诺数下，流速分布规律是不同的。即不同的流速下具有不同的流速分布，进而说明了涡街流量传感器检测到的主要反映漩涡发生体两侧的流速与管道平

4、均流速的关系不是唯一确定的。这说明涡街流量传感器的非线性误差是其检测机理所决定的。在实际使用时，先绘出传感器的仪表系数与频率的试验曲线f(F)。闸牎K=f(F)=KG(F)(2)闸牎式中G(F)是同一口径的各台仪表相同的曲线形状(仅是位移不同)。K是平均仪表系数。在本文应用MCS一51单片机的智能涡街流量计中，通过将试验曲线形状G(F)事先固化于流量计的EPROM中，和让用户结合现场具体工况通过键盘输入K的值，实现涡街传感器的非线性修正。闸闸硬件设计闸闸图1是系统的硬件原理框图。闸闸犕1硬件原理框图闸闸牎根据设计要求，单片机应用系统[4]

5、包括:(1)接受变送器送来的与流量成正比的脉冲，并对其定时、计数的电路;(2)显示器，键盘，打印机接口电路;(3)外部存储器的扩展电路;主要电路介绍如下:闸闸1涡轮流量计键盘/显示器及打印机接口[5]闸闸牎为使接口硬件尽可能少，设计时，仅用一片8155I/O接口芯片完成智能化仪表的键盘输入，LED输出和打印机输出的接口任务。将8155的PC口用作显示自选通和键盘扫描输出，PB口用作显示字段及小数点的输出，8031外部中断INTO用作键盘响应输入，PA口用作外接打印机的输出。如图2所示。闸闸犕2键盘/显示器及打印机接口电路闸闸(1)显示器接

6、口设计闸闸牎设计6位LED显示器作为仪表的显示输出。8155的PB口定义为输出口，其中低四位PB0~PB3输出显示数据的BCD码，并经74LS249BCD译码器译码后送LED的段码端，PB4作为测量结果的小数点位经驱动器后接LED的小数点发光段;PB5作为极性控制位单独控制一个发光二极管以显示测量结果的正负。8155的PC口定义为输出口，PC0~PC5分别控制6位LED的位选通，实现动态扫描方式显示。闸闸(2)键盘接口设计闸闸牎在图2所示的键盘接口中，由6个键组成键盘。8031用外部中断INTO作为键盘状态输出。在6个键中，其中两个键定义

7、为"加一键"和"减一键"。另外4个键分别为打印键，编程键，选项键以及复位键。按下编程键后，进入编程状态，用户输入平均仪表系数。选项键用来确定显示那种流量表达方式(如体积流量、质量流量等)，键盘的列扫描信号来自于PC口输出的LED位选通信号:键盘的行输入信号由键盘是否闭合得到。没键按下，键状态为开，INTO位高电平，中断不被触发;若有键按下，键状态为闭，INTO由高点平变为低电平，中断由信号下降沿触发，从而向CPU发出中断请求。CPU响应中断后读取PC口的输出状态，判断PC0~PC5输出的低电平为即可完成键扫描和键识别。闸闸(3)打印机接口

8、设计闸闸牎采用GP一16通用智能微型打印机，自带8039单片机。它可以把8031送来的数据以字符串、数据或图形三种方式打印出来;它与仪表的接口设计如图2所示，它的8根双向三态数据线D0~D7直