电磁流量计设计

流量传感 器
AD转换
步进电机 控制阀
单片机
显示电路
键盘电路
图2-1 系统结构框图
系统的工作原理是流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号 ，经AD转换器将模拟电信号转化为数字信号，传给单片机，单片机软件系统根据 事先的设定值对采集的信息进行处理，输出离散的控制信号来控制阀门的动作， 从而调节流量，实现流量的精确控制。
Keywords: Flowmeter Electromagnetic induction A/D converter
目录
目录
摘 要 ..............................................................I ABSTRACT ...........................................................II 第一章 绪论 ........................................................1
编号
毕业论文
题目
电磁流量计设计
摘要
摘要
本课题研究的内容主要是利用电磁感应原理对各种液体如石油、水等的 流量进行检测与控制。主要由流量传感器采集流量信号，然后经过A/D转换器 将连续的模拟信号转化为离散信号后传给单片机运算，单片机在软件系统的 控制下，根据预先的设置和预期的控制要求，将控制命令发送到步进电机， 然后通过步进电机来精确控制阀门的开关,实现对流量的精确控制，并通过 显示单元实时显示。在设计过程中，从总体方案、单元电路、元器件选择和 设计等都进行了细致的介绍。
I
目录
ห้องสมุดไป่ตู้II
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
在我国，石油化工业是国民经济的支柱产业之一，所以对油井产量进行准确 、及时的计量，对掌握油藏状况，制定生产方案，具有重要的指导意义；为了使高 粘度的石油得到开采，就得在开采过程中直接加入降粘剂，如果加少了，石油抽 不上来，加多了又造成经济浪费，由于石油是重要的能源，无论是从节约能源的 角度，还是从经济性角度来看，对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的 经济效益也是十分明显的。在自来水的监测与流量控制中，应用高精度的流量计 与控制仪表也是必须的，所带来的经济效益是十分巨大且显而易见的。
2.2 主要元器件
流量传感器部分采用的是电容式电磁流量计传感器，电容式电磁流量计采用 了电容耦合的方式来检测流量信号。
AD转换部分本设计选用的是ADC0809 ，ADC0809是一种8位逐次逼近式A/D转换器，可以和微机直接接口，可以与ADC080 8相互代换。内部结构由八路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、256电阻阶梯 、树状开关、逐次逼近式寄存器SAR、控制电路和三态输出锁存器等组成。
1.2 课题内容
无论是在石油的开采、计量及运输过程中，还是在自来水的监测与控制中， 对于流量都要求一定的精确计量和控制。因此，本课题就是针对这一具体实际要 求，通过对当前一些相关领域的分析和研究，设计出了一种基于AT89C51单片机的 电磁流量计。
电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理研制出的一种测量导电液体体积流 量的仪表。根据法拉第电磁感应定律，导电体在磁场中作切割磁力线运动时，导 体中产生感应电压，该电动势的大小与导体在磁场中做垂直于磁场运动的速度成 正比，由此再根据管径，介质的不同,转换成流量。
1.1 课题研究背景...................................................1 1.2 课题内容.......................................................1 1.3 研究意义.......................................................1 第二章 系统总体设计 ................................................3 2.1 总体设计.......................................................3 2.2 主要元器件.....................................................3 第三章 系统硬件电路的设计 ..........................................5 3.1 传感器电路.....................................................5 3.2 信号处理电路...................................................5 3.3 A/D转换电路....................................................6 3.4 驱动电路.......................................................8 3.5 显示电路.......................................................9 3.6 键盘电路.......................................................9 第四章 系统软件设计 ...............................................11 4.1 软件总体结构设计..............................................11 4.2 主程序设计....................................................11 4.3 流量控制子程序................................................12 4.4 中断服务子程序................................................13
单片机部分本设计采用MCS51系列中的AT89C51，AT89C51有40条引脚，共分为电源线、时钟、控制线和端口线 四类。
控制部分采用由步进电机带动的控制阀。 显示部分采用结构简单、价格便宜的8段共阳型LED用来显示控制过程和运算 结果。
第二章 系统总体设计
为了以后方便扩展，本系统采用8155来连接显示部分。8155是Intel公司研制 的通用I/O接口芯片。MCS51和8155相连不仅可为外设提供两个8位I/O端口（A口和B口）和一个6位I/O端口（ C口），而且也可为CPU提供一个256字节的RAM存储器和一个14位定时器/计数器。 因此，8155广泛应用于MCS-51系统中。
4.4.1 设定值输入程序 ............................................13 4.4.2 A/D中断子程序 ............................................13 4.4.3 定时器中断子程序 ..........................................15 4.4.4 数码管显示子程序 ..........................................15 4.4.5 步进电机控制程序 ..........................................16 第五章 总结与展望 .................................................17 5.1 总结..........................................................17 5.2 展望..........................................................17 致 谢 .............................................................19 参考文献 ...........................................................21 附录1 系统硬件电路 .................................................23 附录2 程序源代码 ...................................................25
电磁流量计无节流部件，因此压力损失小， 节能效果好，量程范围宽，适合于各种有悬浮物固体粒子的污水、煤浆的测量以 及腐蚀性介质的测量。同时电磁流量计也有以下一些不足之处：不能测较高温度 流量；不能测气体、蒸汽以及含有大量气泡的液体；易受外界电磁干扰，造成输出 精度受影响。
1.3 研究意义
开展石油化工过程流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用具有十 分重要的现实意义，是当前国内外石油化工界广泛关注的一个话题。自动化技术 可以提高计量准确度、数据可靠性和及时性，为优化生产运行、核算经济效益、强 化生产调度和有效监控生产过程，进一步降低泵站工业噪声污染，改善职工工作 条件，减轻劳动强度，避免职业伤害，延长设备使用寿命以及企业节能降耗工作 起到积极作用。
关键词：流量计 电磁感应 A/D转换器
I
Abstract
Abstract
The content of this research is mainly using the electromagnetic induction principle to all kinds of liquid such as oil, water flow test and control. Mainly by flow sensor to collect traffic signal, and then, after A/D converter will be continuous analog signal into A discrete signal to the single chip microcomputer after operation, under the control of single-chip microcomputer in the software system, according to the control requirements of setting and expected in advance, will control commands sent to the stepper motor, and then through the stepper motor to precisely control the switch of the valve, realize the precise control of traffic, and through the display unit in real time. In the design process, from the overall plan, the unit circuit, components selection and design and so on all has carried on the detailed introduction.