摘要：文章介紹了以8098單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的渦輪流量計(jì)的工作原理、測(cè)量電路、軟件模塊、儀表功能。
    在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)渦輪流量計(jì)精度高，測(cè)量范圍廣，惰性小，但測(cè)量信號(hào)易受到各種外界因素的影響，所以常規(guī)的渦輪流量計(jì)示值擺動(dòng)不定，誤差較大，鑒于此，我們?cè)诮梃b國(guó)內(nèi)外許多儀表的基礎(chǔ)上，利用8098單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種智能型渦輪流量計(jì)，完成對(duì)流體瞬時(shí)流量的計(jì)量和監(jiān)控。

1、工作原理：
1.1、流量計(jì)系數(shù)K：
   在一般情況下，渦輪流量計(jì)系數(shù)K(單位:1/耐)決定了流量和頻率的關(guān)系，在不考慮溫度修正時(shí):  
    K二NlV式中:N為流量計(jì)測(cè)得的脈沖數(shù);V為同一時(shí)間測(cè)得的液體體積。
   利用單片機(jī)采集到的相應(yīng)脈沖個(gè)數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算出液體流量。
1.2、體積單f值的修正：
   在充分考慮工業(yè)液體的密度和溫度的影響時(shí)，傳感器處的體積單量值可修正為:    V,二NlK [ 1+(2a,+a2) (20℃一c)。
   式中:K為標(biāo)準(zhǔn)條件下的傳感器系數(shù)，1/m3;  N為流量計(jì)采集的脈沖數(shù);I為傳感器處的溫度，℃。2:為傳感器殼體的線膨脹系數(shù)，1/°C。:為傳感器a-}輪的線膨脹系數(shù)，1/°C。
   通過(guò)對(duì)傳感器處的物理尺寸所做的溫度修正，便可以由脈沖的個(gè)數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)條件下的傳感器系數(shù)，求出液體流經(jīng)傳感器處的體積數(shù)V,，然后算出工業(yè)液體密度pu利用下式計(jì)算出流體的質(zhì)量。 m二pa Vi式中:poi為傳感器對(duì)應(yīng)的流體的密度，kg/rn3;   1'i為體積數(shù)，m3;  m為流體的質(zhì)量，kg。

2、硬件設(shè)計(jì)：
  本儀表以8098單片機(jī)為核心，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集、處理并接收電機(jī)的開(kāi)關(guān)信號(hào)、鍵盤輸入信號(hào)、溫度補(bǔ)償信號(hào)，然后通過(guò)中間繼電器向電機(jī)發(fā)出啟動(dòng)/斷開(kāi)信號(hào)，并顯示打印。

2.1、單片機(jī)***小應(yīng)用系統(tǒng)：
   ***小應(yīng)用系統(tǒng)以單片機(jī)8098為核心，選用2764EPR0 M作為程序存儲(chǔ)器，6264芯片作為數(shù)據(jù)存

圖1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)器，地址鎖存器選用74LS373，鍵盤及顯示電路采用鍵盤顯示器專用接口芯片8279，打印機(jī)輸出電路選用可編程擴(kuò)展I/0接口芯片81550。
2.2、頻率信號(hào)調(diào)整電路：
   采用光電藕合電路，使頻率信號(hào)與CPU相隔離，同時(shí)加一可調(diào)電阻起限流作用。用來(lái)調(diào)整輸人脈沖幅值。并用非對(duì)禍合電路信號(hào)進(jìn)行整形，利用8098的HS1 .1，高速輸人通道，由T2計(jì)數(shù)。

圖2頻率信號(hào)的修正電路

2.3、溫度信號(hào)調(diào)理電路：
   利用高精度的鉑電阻作為溫度傳感器、經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換再經(jīng)過(guò)一級(jí)跟隨器接人8098的一位A/D轉(zhuǎn)換器Po.a。

圖3溫度調(diào)理電路

2.4、對(duì)電機(jī)開(kāi)/關(guān)信號(hào)輸出要用查詢方式：
   開(kāi)/關(guān)信號(hào)接列8098的P0.6，主程序通過(guò)對(duì)該通道的查詢得知電機(jī)是開(kāi)還是關(guān)。
2.5、蜂鳴信號(hào)電路：
   該信號(hào)主要用于確認(rèn)鍵回響和“測(cè)控量列”的提示信號(hào)，也用于錯(cuò)誤報(bào)警、采用高速輸出口HS0.0。

圖4蜂鳴信號(hào)電路

2.6、中間繼電器電路：
  為了控制接觸器的吸合，8098輸出信號(hào)必須經(jīng)過(guò)一級(jí)中間繼電器。中間繼電器額定電壓為十6V:

圖5中間繼電器電路

3、軟件設(shè)計(jì)：
   軟件包括執(zhí)行軟件和監(jiān)控軟件。    執(zhí)行軟件包括測(cè)量、計(jì)算、顯示、打印、輸出控制模塊。
   (1)測(cè)量模塊，主要完成對(duì)溫度傳感器處的信號(hào)的測(cè)量和渦輪流量傳感器脈沖信號(hào)的測(cè)量。
   (2)計(jì)算模塊，主要完成單量和控量的累積以及修正后的計(jì)算。
   (3)顯示模塊，主要通過(guò)8229芯片對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。
   (4)打印模塊，將輸人參數(shù)、計(jì)量和控制結(jié)果輸出打印。
   (5)輸出控制模塊，主要完成對(duì)電機(jī)開(kāi)/關(guān)以及狀態(tài)顯示燈的控制。
   監(jiān)控軟件:完成系統(tǒng)的自檢、初始化、處理全鍵盤命令，處理接口命令并完成顯示的功能。

4、儀表功能和特點(diǎn)：
   (1)通過(guò)T/m，的切換，可選擇以質(zhì)量或體積方式處理瞬時(shí)流量、單次累積量、本次要求控制的流量以及累積量。
   (2)通過(guò)鍵盤方式進(jìn)行人機(jī)對(duì)話、
   (3) 8位數(shù)碼管完成數(shù)據(jù)顯示，11個(gè)指示燈對(duì)電源、電機(jī)開(kāi)關(guān)、輸入?yún)?shù)值和累積流量值及計(jì)量單位狀態(tài)進(jìn)行顯示。
   (4)通過(guò)溫度傳感器的輸出，完成溫度補(bǔ)償。
   (5)掉電保護(hù)和監(jiān)控功能。
   (6)報(bào)警、自檢、打印功能。
   (7)手/自關(guān)機(jī)方式。

5、結(jié)束語(yǔ)：
   本儀表在中國(guó)鋁業(yè)山西分公司氧化鋁分廠投入使用以來(lái)，顯示出檢測(cè)精度高、功能穩(wěn)定、操作方便等優(yōu)勢(shì)，給生產(chǎn)和維護(hù)人員帶來(lái)極大的便利，具有廣泛的應(yīng)用前景。