数字式涡轮流量计的设计

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1、目录0绪论21总体设计方案21.1设计方案21.2测量原理22硬件系统设计42.1单片机最小系统42.2显示模块设计52.3报警电路设计62.4键盘电路设计63软件系统设计73.1主程序流程图73.2键盘扫描子程序设计83.3报警子程序设计93.4显示子程序设计104调试与分析11参考文献11课设总结12附录1电路原理图13附录2程序清单14沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计论文数字式涡轮流量计的设计数字式涡轮流量计的设计吴佳鑫沈阳航空航天大学北方科技学院摘要涡街流量计是60年代末发展起来的一种流量计仪表，它利用流体振动原理来进行流量测量。涡街流量计在工业使用过程中，因其介

2、质适应性强，无可动部件，结构简单、可靠性高、压力损失小、使用寿命长等诸多优点，在许多行业得到了广泛的应用，具有良好的发展形势。但现有的涡街流量计还存在抗干扰性能差、流量计量下限高等不足。此外对功耗要求也较高。鉴于不足之处，本课题组设计了基于数字信号处理的涡街流量计。采用了AT89C52芯片作为系统核心，使用较少外围芯片实现系统低功耗；前置放大电路对传感器输出的电荷信号进行放大，再对放大的信号进行滤波滤掉干扰信号，使涡街信号更适合被DSP处理。用Protues软件。此外增加了按键、LCD显示、等人机接口模块。使得涡街流量计的性能更加完善。关键词：涡街流量计，单片机，LCD，Pr

3、otues。0绪论20世纪以来，由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量计测量质量的要求急剧增长，使得传统的孔板流量计已不能满足发展的要求。与此同时，涡街流量计就应运而生。涡街流量计能在比较短的时间内得到迅速发展并在生产过程中被广泛的应用，正由于其具有诸多显著的优点。同时，应该注意到涡街流量计仍然有许多亟待解决的问题。一方面涡街流量计本质上是流体振动型流量计，因此它对外界振动、流体的振动特别敏感，如管道的震动、管道流体的冲击力以及流体压力变化的随机脉动压力等，现场的干扰对流量测量产生很大的影响。在进行流量测量中，流场的稳定性、均匀性以及管道及其它部件的振动和抖动，都会产生各

4、种干扰。在传感器的内部装有压电感应器，他不仅可以感受到的涡街力，同时也会感受到传感器受到的其它的力，如管道所传递的振动力。这些外界振动力和涡街力混合在一起，对涡街信号形成噪声振动干扰，使得流量测量精度下降因此抗扰是个不容忽视的问题。第18页沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计论文数字式涡轮流量计的设计另一方面因为小流量所产生的横向升力较小，原始信号非常弱，易受各种噪声的影响。当噪声较强时，涡街信号将完全被噪声淹没，造成小流量不能测量1总体设计方案1.1设计方案此次设计的涡街流量计系统主要实现数据采集，数据传输，数据处理，设置限定值结果显示以及报警等功能。整体系统分为四大部分：

5、信号输入调理模块，数字信号处理模块，显示模块以及超标报警模块。系统的基本工作过程为：涡街流量计中的压电晶体，在漩涡产生的变压力作用下，产生交变的电荷信号，此电荷信号经过前置放大电路处理，成为适合DSP芯片处理的信号，在AT89C52单片机对信号进行处理，得到信号的主频率，进而在LCD上显示，达到超标值时报警。1.2测量原理涡轮流量计的原理示意图如图1-1所示．在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑．当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转．在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比．由此，流体

6、流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。图1-1涡轮流量计原理示意图第18页沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计论文数字式涡轮流量计的设计涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测．当涡轮叶片切割由壳体内永久磁钢产生的磁力线时，就会引起传感线圈中的磁通变化．传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器，对信号进行放大、整形，产生与流速成正比的脉冲信号，送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值；同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路，将脉冲信号转换成模拟电流量，进而指示瞬时流量值.涡轮流量计总体原理框用见图1-2所示图1-2涡轮流量计总图原理框

7、图前置放大器由磁电感应转换器与放大整形电路两部分组成，磁电转换器国内一般采用磁阻式，它由永久磁钢及外部缠绕的感应线圈组成．当流体通过使讽轮旋转的，叶片在永久磁钢正下方时磁阻最小，两叶片空隙在磁钢下方时磁阻最大，涡轮旅转，不断地改变磁路的磁通量，使线圈中产生变化的感应电势，送入放大整形电路，变成脉冲信号。输出脉冲的频率与通过流量计的流量成正比，其比例系数为K.式中f―涡轮流量计输出脉冲频率；qv—通过流量计的流量．该比例系数亦称为涡轮流量计的仪表系数。2硬件系统设计2.1单片机最小系统第18页沈阳航空航天