智能水流量计检测系统设计尚明

摘要

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大变化，形成一种完全突破传统概念的新的测量系统。

针对本课题的基本要求，本文设计出一种以传感器和单片机相结合的系统。核心技术是频率测量，可以使用测频和测周两种方式。并根据系统标定参数将频率直接换算为流量值。本文利用单片机内部集成的定时器、计数器等所须电路，在电子计数器测频原理的基础上进行改进并完成了流量的测量、显示及控制工作。

采用单片机系统提高了测量的精度和测量的速度，并能在需要的情况下完成多种自动控制功能。

关键词：传感器单片机频率测量

ABSTRACT

Along with the quick development of microelectronics technical and computer technology, especially development and the appearance of single flat machine, make traditional electronic measure instrument have occured huge change in the aspects such as original function, precision and automation level , form the new measure system of a kind of complete breakthrough traditional concept.

Aim at the basic requirement of program, this paper devises a kind of system that wants to combine with sensor and single flat machine. Key technology is frequency measure, can use to measure frequency and measure week two waies. And according to system, marked parameter worths frequency direct conversion for rate of flow. This paper uses the integrated timer of single flat machine inside , the places such as counter must circuit, improve and complete the measure of rate of flow on electronic counter measures the foundation of frequency principle , show and control work.

With only flat machine, system has raised the speed of measure and the precision of measure , and can complete various voluntarily control function under the condition of needs.

Keyword: Sensor ,Single flat machine ,Frequency measured

目录

第一章前言 (1)

第二章总体设计方案 (2)

第三章测频方案的选取 (3)

3.1电子计数法测频 (3)

3.2频率的模拟测量 (5)

3.3单片机测量法 (6)

第四章硬件电路的设计 (8)

4.1传感器的选择 (8)

4.2信号处理电路 (9)

4.3单片机内部定时/计数器的工作原理 (10)

第五章显示部分 (12)

5.1LED数码显示器的结构 (12)

5.2LED数码显示器的显示段码 (12)

5.3LED数码显示器与MCS-51单片机接口电路 (13)

第六章测量误差分析 (15)

6.1测频与测周的原理概述 (15)

6.2测频误差分析 (15)

6.3测周误差分析 (16)

第七章软件设计 (18)

7.1测频子程序 (18)

7.2测周子程序 (19)

第八章结论 (20)

致谢 (21)

参考文献 (22)

附录：测周子程序 (23)

第一章前言

流体在单位时间内通过垂直于流速的横截面积的数量称为流量，通过的数量按体积计算的称为体积流量（或容积流量），用符号Q表示；按质量计算的称为质量流量，用符号G表示。目前流量是人们生活和生产实践中经常需要测量的参数之一。在测量中常将流量转换成其他非电量，如：差压、转速、位移、频率，在自动化检测仪表中再转换为电量。

非电量早期多用非电的方法测量，例如用尺测量长度，用水银温度计测量温度。但随着科学技术的发展，对测量精确度、速度都提出了新的要求，尤其对动态变化的物理过程进行测量，以及对物理量的远距离测量，用非电的方法已经不能满足要求了，必须采用电测法。

电测法就是将各种非电量（如温度、压力、速度、位移、应变、流量、液位等）变换为电量，而后进行测量的方法。非电量的电测仪器，主要由下列几个主要部分组成 :

1．传感器：将被测非电量变换为与其成一定比例关系的电量。

2．测量电路：将传感器输出的电信号进行处理，使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。

3．测录装置：各种电工测量仪表、示波器、自动记录仪、数据处理器及控制电机等。

同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性：

1．便于采用电子技术，用放大和衰减的方法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的量程。

2．电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可以测量快速变化的量。因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围。

3．把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。

4．把非电量转换成数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。

非电量电测法涉及两个基本问题：一是怎样用传感器将非电量转换为电量，二是怎样对电量进行测量。因此非电量电测法同传感器技术和电子测量技术是紧密联系不可分割的。