一种智能型流量计

　　0　概　述

　　流量计是一种广泛应用在工业生产,特别是在化工和能源等领域对液体、气体等流体的流量进行计量的工具。由于流体的流量是差压、频率和流体密度的函数,并且流体的密度还与温度和压力有关,所以进行流量检测时,要通过传感器测量出流体的差压、频率、温度和压力等与流体有关的参数,然后再根据公式由人工换算成流量值,计算过程既麻烦,又不能得到瞬时测得的流量值。使用智能型流量计可以很方便的实行各种流体流量的计算,从而可直接测取流体的瞬时流量值。

　　1　硬件设计

　　硬件结构如图1所示。智能型流量计的核心是一片MCS-51系列单片计算机8032,它主要控制着流量计采样信号的输入和运算结果的输出,并对多路输入信号和设定参数进行综合的数学运算,得到多路流量通道的累计质量流量、瞬时质量流量、累计体积流量、瞬时体积流量、温度、压力、密度、差压或频率等量的结果。

　　智能型流量计为单片计算机扩展了两片型号为2764的EPROM程序存储器,容量共计16KB,用于存放控制流量计运行的所有程序,以及用于换算流体密度的常数表格。

　　扩展了一片型号为6264、容量为8KB的RAM芯片,作为计算机的外部数据存储器,用于存放采样数据与运算结果,以及与运行有关的设定数据等。8232芯片为可编程的定时/计数器,本流量计一共扩展了两片。利用其中一片8232芯片的全部3个计数器和另一片8232芯片的1个计数器对流量计上4个通道输入的由传感器检测得到的频率信号时进行数字转换。由于频率信号有正弦波、方波和锯齿波等形式,所以要先用施密特触发器对检测信号进行整形后,再送入计数器。

　　8155芯片是一个可编程的带3个并行输出/输入接口、1个14位计数器和容量为256B RAM的扩展电路。使用8155的计数器对单片计算机地址锁存信号ALE进行分频后,输出脉冲信号送入8232芯片的1个计数器再次分频,最后产生频率为1秒的脉冲信号,用于作为系统的计时时钟信号。

　　利用8155的A口连接了一个双积分A/D转换芯片MC14433,转换精度为11位(二进制数)。智能型流量计将传感器检测的电流、电压、电阻等模拟信号经信号转换板变成电压信号后,再经MC14433转换成数字信号,由8155的A口读入送单片计算机。

　　由于MC14433 A/D转换芯片只有1路转换通道,而传感器检测到的信号可以经智能型流量计8个通道的任意通道输入,所以要使用多路转换开关CD4051,将8个通道的信号分别送入MC14433进行A/D转换,开关由8155 C口的3个引脚进行控制。智能流量计检测流量前,要先对检测功能和给定的运算参数进行设置。为了实现人机对话功能智能流量计配有键盘和显示器。8279是可编程的键盘/显示器接口,利用该芯片共连接了10位八段数码显示器、14只发光二极管和20个键。显示器在智能型流量计运行时,用于显示流量值;在对智能型流量计进行功能设置时,用于显示有关控制单元的地址和其中的数据;发光二极管用作运行工作状态指示。为减少键盘上键的数量,将大部分的键都设计成复用键。