基于C8051F020的多通道智能流量记录仪

摘要

在工程检测中，流量测量占有重要地位，流量信息的准确获取和掌握是保证生产过程安全、经济运行的基础。随着社会的发展和科学技术的进步，流量测量在国民经济中的地位越来越重要，流量检测技术已广泛应用于工农业生产、能源管理、国防建设、航空航天、科学研究、生物工程、环境保护以及人民生活各个领域。
　　 流量测量是一门复杂的技术，这不仅是由于测量精度和可靠性的要求越来越高，而且由于测量对象复杂多样，不同流体的测量原理与方法各不相同。本文根据被测流体的物理特性，分析了液体、压缩气体、饱和蒸汽和过热蒸汽的密度补偿方法:液体的密度受温度、压力影响变化很小，可以乘以一个系数进行简单补偿;压缩气体根据理想气体状态方程，得到气体的压缩系数;饱和蒸汽的密度根据国家标准密度与温度（或压力）关系表的数据，通过最小二乘法拟合分段进行补偿;过热蒸汽的密度根据国家标准密度与温度和压力关系表中的数据，通过等温曲线插值法进行补偿。不同测量原理的流量传感器，流量方程不同，按照各种方程得到工况介质的体积流量，乘以被测流体的密度（或压缩系数）后，就得到被测介质流体的质量流量（标准状态的体积流量）。
　　 根据以上测量原理，本课题设计了基于C8051F020单片机的多通道智能流量记录仪。仪表集流量测量与记录于一体，不仅能够对流体的各种参数进行过程测量，还可随时调阅过程量变化的历史曲线和最长达365天的历史数据。多通道智能流量记录仪设置了三路流量测量通道，每个流量通道可以直接接入Pt100、压力变送器信号和流量计信号，其中流量计信号可以是模拟电压、电流信号和脉冲频率信号，通过测量与运算可精确地计算出体积流量、质量流量，并进行流量累积积算。仪表显示部分采用3.5英寸的彩色液晶屏，不仅能够以数字的形式显示被测流体流量值的大小，能够以柱状形式动态地观察流量的变化，还能够以曲线方式显示历史各参数变化情况。仪表通过RS-485串行通信接口直接与上位机进行数据传输，可实现数据的集中管理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 流量测量技术的现状及发展

1．3 本文主要研究内容与关键问题

1．3．1 主要内容

1．3．2 关键问题

1．4 本章小结

第二章 流量测量方法研究

2．1 流量计的分类

2．1．1 脉冲频率型流量计

2．1．2 模拟输出型流量计

2．2 流体的密度

2．2．1 液体的密度

2．2．2 压缩气体的密度

2．2．3 蒸汽的密度

2．3 温度计算公式拟合

2．4 本章小结

第三章 仪表硬件设计

3．1 电源电路设计

3．2 仪表主控芯片介绍

3．3 存储芯片接口电路设计

3．4 实时时钟芯片接口电路设计

3．5 串行通信接口设计

3．6 液晶接口设计

3．7 信号输入接口设计

3．8 铂电阻测温电路设计

3．9 DAC外围输出电路设计

3．10 本章小结

第四章 仪表软件设计

4．1 主程序设计

4．2 系统初始化

4．3 数据采集与处理

4．3．1 数据采集

4．3．2 数据处理

4．4 仪表显示界面设计

4．5 串口通信设计

4．6 键盘功能设计

4．7 实验

4．7．1 实验一

4．7．2 实验二

4．7．3 实验三

4．8 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 不足与展望

5．3 本章小结

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表