基于单片机的涡轮流量计显示仪表的设计

　　在现在的工业或实验室应用中， 对涡轮流量计的二次仪表提出了越来越多的要求， 准确度高、 抗干扰能力强、集成度高、接口齐全、使用方便等都成了选购的主要考虑因素。 本文描述了一种基于单片机的可适用于工业和实验室的高精度涡轮流量计二次仪表的设计过程。

　　一、结构和工作原理及设计

　　1.结构和工作原理

　　二次仪表系统主要由硬件和软件两部分组成， 硬件主要包括接收放大器和显示电路。 其基本工作流程是由接收器从涡轮流量传感器上感应到脉冲信号， 经整形后送入单片机，由单片机对其脉冲进行分析处理，再将流量数据实时地通过液晶显示屏(LED)显示出来。 本二次仪表还带有RS485计算机接口，适用于工业远程计算机控制系统，且为了使其适用于工业上的各种恶劣环境，本设计应用了多种抗干扰技术，以确保其工作稳定。

　　2.各种性能指标

　　作为流量测试的计量仪器，其关键的性能指标就是计量的准确度。 本设计在显示上使用了5位LED显示屏，且可显示5位有效数字。 在设计上专为流量的校准设立了标定程序，只需修改系数即可完成准确度的调整。 整机在经过实验室的多项测试后，其准确度均可达到0.05%以上，非常适用于涡轮流量传感器。 另外，本机只需使用12V单电源供电，正常工作电流小于400mA，且具有待机功能，待机时工作电流仅为30mA，具有功耗小、接口适用广等特点。

　　二、二次仪表的硬件设计

　　本 设计使用美国ATMEL公 司 的 通用 型51单 片 机AT89C51作为核心部件，AT89C51是一种高性能、低功耗的CMOS微处理器， 片内含有4kbit的可擦写程序存储器和128bit的随机存储器(RAM)，大众化的开发语言和较通用齐全的接口使其在工业设计中得到了广泛的应用。本设计的各硬件部分系统功能框图如图1所示。

　　其工作原理是， 接收器接收到涡轮流量传感器的脉冲信号后， 将其送入整形电路进行整形， 再送入单片机中，单片机在时钟信号的驱动下，对脉冲信号进行采样、比较、 计算后， 得出最终结果送入显示驱动电路， 通过LED显示出来。

　　在计算过程中， 单片机从E2PROM中取出对应通道的传感器标定系数，E2PROM中共存储了10组标定系数，分别独立对应10个通道的传感器。 看门狗电路随时监测供电电压和单片机的程序运行，在出现电压大幅波动或程序跑飞时，电路将及时复位单片机，重新进入正常工作状态。各部分电路的硬件设计： 接收器和整形电路作为信号的前级， 其稳定和可靠对保证整个仪表的准确度非常重要， 接收器选择上海自动化仪表九厂的LWF-T型专用接收器，整形电路采用OP07放大器，通过对脉冲的电压调整和边缘修正， 使原来幅值为12V的脉冲信号调整为5V，以适应后级CMOS电路的需要。 经边缘修正后的脉冲信号边缘更整齐， 为后级的采样和周期计算打下了良好的信号基础。