◆采用当今的ATMEL单片机作主机，减少外围部件，提高了可靠性。
◆具有多种输入方式，可配接涡街等频率式传感器或其它0-10mA输出或4-20mA输出的流量变送器。
◆采用查表的补偿方式，可对过热蒸气、饱和蒸气进行精度极高的补偿运算。
◆具有多种显示方式，可显示累积流量、瞬时流量与累积流量低位、压力、温度、频率、密度、日期与时间。
◆带DC12V、DC24V两组电源输出，输出电源地与仪表工作电源地相互独立。
◆脉冲频率输入带光电隔离。
◆根据输入频率的不同，可任意设定十个不同的流量常数，仪表采用插值算法自动对流量常数进行校正。
◆参数显示的刷新周期可任意设定。
◆掉电数据保留。
◆采用WATCHDOG电路，软件陷阱、冗余、数字滤波等技术，整机具有很强的抗干扰能力。
◆具有瞬时流量上限报警、下限报警功能。
◆具有累积流量批量控制（定量加注）功能。
◆测量精度：±0.2[%]F.S±1个字
◆输入信号：流量信号：大于2V脉冲,频率0-6.5KHZ；0-10mA、4-20mA电流。
压力信号：0-10mA、4-20mA电流。
温度信号：PT100热电阻；K、E、J、T热电偶；0-10mA、4-20mA电流。
◆输出信号：瞬时流量变送输出电流0-10mA或4-10mA可任意设定，变送范围可任意设定。
◆报警输出：继电器输出AC220V/3A
◆输出电源：DC12V/50mA、DC24V/50mA两组电源。
◆通讯接口：RS-232、RS-485光电隔离。
◆显示方式：上、下两排四位/八位LED数码管显示。瞬时流量显示范围0.000-9999，相当于七位范围；累积流量显示范围0.000-999999.99相当于九位范围。
◆数据保护：断电数据保持十年
◆其它 电源：AC(85-265)V开关电源
功耗：＜5W
环境湿度：＜85[%] RH
面板尺寸：96mm×96mm、48mm×96mm、80mm×160mm
一、测量原理 本文中介绍了一个用单片机设计的流量积算仪，它能适用于各种介质，如气体、液体等，并能在全流程范围内进行非线性调节，用各种介质的标准仪表对该流量计进行检定后，即可使之成为该介质的流量计。 流量计由流量传感器和流量积算仪两部分组成，流量传感器由旋涡发生体、传感器探头和产生输出信号的相关电子电路组成。 当以一定流速流动介质遇到流量传感器的旋涡发生体时，旋涡产生的频率与流速成正比，因此与管道内的流量成正比，因此我们用单片机设计的流量积算仪，根据传感器送来的频率信号，进行累计，显示，并将累计流量和瞬时流量通过串行口通讯送到计算机中进行处理，如形成报表等。 为使用仪表更加准确，我们可以通软件的方法使仪表非常精确，基本上可达到0.05[%]左右。首先在仪表出厂前，非用标准设置对该流量计进行检定后，即可记录在全流程范围内的若干段中，每段内单个频率的每秒流量系数。然后通过四个键的键盘设置流量参数，由单片机程序将系统全程的频率对应的每秒流量计算出来后，写入单片机的24C16中。 正常测量时，根据不同的频率取出24C16中的相应每秒流量，送到单片机中经运算，得到当时的瞬时流量（米3/小时），并进行累计。 二、硬件电路原理图 1、硬件中的核心是ATMEL生产的AT89C51/LV51单片机，它是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，片内带有一个4K字节的Flash可编程可擦除只读存储器，它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。 2、存储流量和参数，用的存储器是ATMEL生产的AT24C16系列，它是一种带有闪2K字节的可电擦除、可编程的只读存储器。通过单片机的P0.0和P0.1口与它的SDA和SCL分别相连，进行读写操作。 3、一秒硬件复位电路，使用MC14060（十四位二进制计数器）、二个74HC132（两输入与非门）和二个双JK触发器CD4027，在CD4027的15脚形成一秒宽的时钟脉冲。 4、CD4027的15脚接到RESET端，使单片机定时复位。单片机采用省电模式工作，每次输入、累计、显示处理后等待唤醒，这样工作功耗非常小。设置补偿系数时，复位脚正常连接。 5、流量传感器的输入脉冲通过74HC393锁存（双四位二进制计数器）后，送入单片机的P2口。输入信号：脉冲信号（0~255）HZ 6、在单片机内经过程序处理后，输出显示信号送到P1口（数据4位，选择信号4位）。连到12针的插座上。 1、输出显示信号送到P1口（数据4位，选择信号4位）连到12针插座，其中数据4位（高四位）送入MC14543（BCD－－锁存/7段译码/驱动动器）中，共有12个MC14543，分别控制着与累计流量8位及瞬时流量4位相连的液晶块的显示数据。数据中另外4位选择信号（ABCD）直接送到CD4514译码器（4位锁存/4-16线译码器），通过两个MC14174B（带清0端的6D触发器），浮动显示的小数点位。 2、累积流量和瞬时流量的显示使用两个液晶块：EDS806A 960827/DR（8位）、EDS805A 971218/DR（4位） a、 累积流量显示：八位浮点式，开始显示小数点后五位：0.00000m3，显示小数点后三位：0000.000m3。 b、 瞬时流量显示：显示为小数点后两位：00.00 m3。 三、总框图及主程序 程序根据开关的设置分三大部分：①正常使用即测量部分②测量输入频率部分③设置调整系数部分。 主程序如下： ORG 0000H LJMP L001E ORG 0003H LJMP L05E6 ORG 0023H LJMP server MOV C,P0.7 NOP JC L001E LJMP L052C ; L001E: MOV C, P0.7 ；IC40开关1（ON），3（ON），写系数 NOP JC L002C ；IC40开关2（ON），4（ON），测流量 L0029: LJMP L037A ；IC40开关2（ON），4（OFF），测频率 L002C: LCALL L003B ；初始化 LCALL L01D2 ；输入频率 LCALL L01B7H ；流量进行累计 LCALL L0085 ；显示 ORL 87H, #02H L003B: MOV R0, #60H ；60H~6FH清0 MOV B, #10H LCALL L005B MOV C, P3.3 JC L005A MOV R0, #40H ；40H~6FH清0 MOV B, #10H LCALL L005B MOV R0, #50H ；50H~6FH清0 MOV B, #10H LCALL L005B L005A: RET L005B: MOV @R0, #00H INC R0 DJNZ B, L005B RET ORG 0037EH L037E: NOP JNB P0.7, L0385 LJMP L052C ;写系数 L0385: MOV 38H, #00H ；以下是测频率 MOV 39H, #00H MOV 3AH, #00H MOV 3BH, #00H MOV 3CH, #00H MOV 3DH, #00H MOV 3EH, #00H MOV 3FH, #00H L03A1: CLR C MOV 2EH, #00H MOV 2FH, #00H ACALL L046E MOV A, R0 NOP MOV B, #64H DIV AB MOV 32H, A MOV A, B MOV B, #0AH DIV AB MOV 31H, A MOV 30H, B MOV 33H, #00H MOV 34H, #00H MOV 35H, #00H MOV 36H, #00H MOV 37H, #00H ACALL L0411 ACALL L03EF MOV C, P3.3 JC L03EC MOV 38H, #00H MOV 39H, #00H MOV 3AH, #00H MOV 3BH, #00H MOV 3CH, #00H MOV 3DH, #00H MOV 3EH, #00H MOV 3FH, #00H L03EC: ORL 87H, #02H L03EF: ORL P1, #0FFH MOV B, #0EH CLR A MOV DPTR, #0359H ；显示数据 L03F9: MOVC A, @A+DPTR MOV R0, A MOV A, @R0 ORL A, #0F0H ANL P1, A CLR A INC DPTR MOVC A, @A+DPTR ANL P1, A ORL P1, #0F0H ORL P1, #0FFH CLR A INC DPTR DJNZ B, L03F9 RET L0411: MOV R0, #30H MOV R1, #38H MOV B, #08H CLR C L0419: MOV A, @R1 ADDC A, @R0 DA A MOV C, ACC.4 CLR ACC.4 MOV @R1, A INC R0 INC R1 DJNZ B, L0419 RET ORG 0359 DB 4BH,0DFH,4AH,0CFH,49H,9FH,49H,8FH,47H,7FH,46H,6FH,45H,5FH,44H,4FH DB 43H,3FH,38H,2FH,37H,1FH,36H,0FH,2FH,0AFH,2DH,0BFH ORG 000BH LJMP L05E6 ORG 052CH L052C: MOV SP, #38H MOV IE, #88H MOV PSW, #00H MOV TMOD, #15H MOV TL0, #00H MOV TH0, #00H MOV TL1, #00H MOV TH1, #00H SETB TCON.TR0 SETB TCON.TR1 SETB P3.1 MOV P3, #0FFH L0552: LCALL L0BD3 ；键盘输入 L0579: CJNE A, #0FBH, L0552 LCALL L0814 ；写系数 RET ORG 05E6H ；定时显示 L05E6: PUSH ACC PUSH PSW MOV PSW, #08H MOV TL1, #00H MOV TH1, #00H CLR A MOV 78H, A SETB 01H MOV R0, #25H MOV R1, #00H MOV R7, #0CH L05FE: MOV A, #00H ORL A, #0F0H ANL P1, A ANL P1, A CLR A MOV A, #0BFH ANL P1, A ORL P1, #0F0H ORL P1, #0FFH MOV A, #00H ORL A, #0F0H ANL P1, A ANL P1, A CLR A MOV A, #0AFH ANL P1, A ORL P1, #0F0H ORL P1, #0FFH MOV A, R0 CJNE A, 00H, L0635 JNB 0AH, L0635 CPL 0BH JNB 0BH, L0635 MOV A, #0FH LJMP L0636 L0635: MOV A, @R0 L0636: ANL A, #0FH SWAP A ORL A, R1 SWAP A MOV P1, A ORL A, #0F0H MOV P1, A INC R0 INC R1 CJNE R1, #0AH, L0648 INC R1 INC R1 L0648: DJNZ R7, L05FE POP PSW POP ACC RETI 四、接口及外设驱动程序 1、输入部分程序： L01D2: MOV R0, P2 ；读入P2中的频率信号 CLR P3.7 NOP NOP NOP SETB P3.7 NOP NOP NOP MOV R1, #70H ；读出的数据存入位置 MOV R6, #0A0H ；27C16中的设备地址 MOV R7, #08H L01E4: LCALL L0223 ；根据相应的频率从27C16中读取每秒流量参数 MOV @R1, A INC R1 MOV A, R6 ADD A, #02H ； MOV R6, A DJNZ R7, L01E4 ；读8位参数 PUSH 00H MOV R1, #70H MOV R0, #28H MOV R3, #08H L01F7: MOV A, @R1 MOV @R0, A DEC R0 INC R1 DJNZ R3, L01F7 ；将70H中的数据送入20H~27H中 MOV R0, #20H ；将20H~27H中的数据送到60H~67H中。 MOV R1, #67H MOV R3, #08H L0203: MOV A, @R0 MOV @R1, A INC R0 INC R1 DJNZ R3, L0203 MOV 60H, #36H ；将60H中的每秒流量换算成米3/小时 MOV R0, #20H MOV R1, #60H MOV R3, #07H LCALL L02FC MOV R0, #20H ；将瞬时流量换算成十进制BCD送入到30H~3FH中 MOV R1, #3FH MOV R2, #08H LCALL L034A POP 00H RET 计算累计流量送入50H中，程序如下 L01B7: mov R0, #67H ；将60H~67H中的瞬时流量二进制值累加到50H~57H MOV R1, #57H MOV B, #08H CLR C L01BF: MOV A, @R1 ADDC A, @R0 DA A MOV @R1, A DEC R0 DEC R1 DJNZ B, L01BF MOV R0, #50H ；将50H~57H中的二进制换算成十进制BCD码 MOV R1, #4FH ；送到40H~47H中 MOV R2, #08H LCALL L034A RET 2、显示部分： 程序如下： L0085: ORL P1, #0FFH ；P1口置1，4FH~40H中是要显示的数据（高~低） MOV A, 4FH ；位是否为0 NOP NOP MOV A, 4FH ANL A, #0ffH JZ L009E ；为0转移 MOV DPTR, #0F10H ；段显示数据（此时数据为） MOV 2FH, #0a0h ；送小数点数据到2FH中 LJMP L00DD L009E: MOV A, 4EH ；次高位是否为0 NOP NOP MOV A, 4EH ANL A, #0FFH JZ L00B1 ；为0转移 MOV DPTR, #0F20H ；第二段显示数据 MOV 2FH, #21H ；送小数点数据到2FH中 LJMP L00DD L00B1: MOV A, 4DH NOP NOP MOV A, 4DH ANL A, #0FFH JZ L00C4 ；为0转移 MOV DPTR, #0F30H ；第三段显示数据 MOV 2FH, #22H ；送小数点数据到2FH中 LJMP L00DD L00C4: MOV A, 4CH NOP NOP MOV A, 4CH ANL A, #0FFH JZ L00D7 ；为0转移 MOV DPTR, #0F40H ；第四段显示数据 MOV 2FH, #24H ；送小数点数据到2FH中 LJMP L00DD L00D7: MOV DPTR, #0F50H ；第五段显示数据 MOV 2FH, #28H ；送小数点数据到2FH中 L00DD: MOV B, #0DH ；显示数据中的数据个数 MOV A, 2FH ANL A, #0FH MOV 2DH, A MOV A, 2FH ANL A, #0F0H SWAP A MOV 2FH, A CLR A L00EE: MOVC A, @A+DPTR ；取相应段的数据进行显示 MOV R0, A MOV A, @R0 ORL A, #0F0H ANL P1, A NOP NOP NOP NOP NOP ANL p1,a CLR A INC DPTR MOVC A, @A+DPTR ANL P1, A NOP NOP NOP NOP ANL P1, A ORL P1, #0F0H ORL P1, #0FFH CLR A INC DPTR DJNZ B, L00EE END ORG 0F10H ；以下为显示数据，浮动五位。 DB 4FH,0DFH,4EH,0CFH,4DH,9FH,4CH,8FH,4BH,7FH,4AH,6FH,49H,5FH,48H,4FH DB 47H,3FH,38H,2FH,37H,1FH,36H,0FH,2FH,0AFH,2DH,0BFH ORG 0F20 H DB 4EH,0DFH,4DH,0CFH,4CH,9FH,4BH,8FH,4AH,7FH,49H,6FH,48H,5FH,47H,4FH DB 46H,3FH,38H,2FH,37H,1FH,36H,0FH,2FH,0AFH,2DH,0BFH ORG 0F30 H DB 4DH,0DFH,4CH,0CFH,4BH,9FH,4AH,8FH,49H,7FH,48H,6FH,47H,5FH,46H,4FH DB 45H,3FH,38H,2FH,37H,1FH,36H,0FH,2FH,0AFH,2DH,0BFH ORG 0F40 H DB 4CH,0DFH,4BH,0CFH,4AH,9FH,49H,8FH,48H,7FH,47H,6FH,46H,5FH,45H,4FH DB 44H,3FH,38H,2FH,37H,1FH,36H,0FH,2FH,0AFH,2DH,0BFH ORG 0F50 H DB 4BH,0DFH,4AH,0CFH,49H,9FH,49H,8FH,47H,7FH,46H,6FH,45H,5FH,44H,4FH DB 43H,3FH,38H,2FH,37H,1FH,36H,0FH,2FH,0AFH,2DH,0BFH 3、键盘部分： L0BD3: SETB P3.2 SETB P3.3 SETB p3.4 SETB P3.5 MOV A, P3 ORL A, #0D7H CJNE A, #0FFH, L0BF0 MOV R6, #10H ACALL L0BFE MOV A, P3 ORL A, #0D7H CJNE A, #0FFH, L0BD3 CLR A CLR 07H SJMP L0BFD L0BF0: MOV R6, #10H ACALL L0BFE MOV A, P3 ORL A, #0D7H CJNE A, #0FFH, L0BFD SJMP L0BD3 L0BFD: RET L0BFE: NOP LCALL L07D3 ；延时程序 DJNZ R6, L0BFE RET 4、通讯程序： 采用中断方式传送数据给计算机。 ORG 0023H server: push acc push 00h push 01h push 02h ;保护断点 JBC TI,server1 ;中断程序将累计流量传给算机 RETI Server1: mov R1,#50h Mov R0,#08h mov a,@r1 MOV SBUF, A ;传送一个位 Djnz R0,server1 JB P,ERROR ;偶校验 ANL A,#7FH ;去掉校验位 Server2: mov R1,#60h ; 中断程序将瞬时流量传给算机 Mov R0,#08h mov a,@r1 MOV SBUF, A ;传送一个位 Djnz R0,server1 JB P,ERROR ;偶校验 ANL A,#7FH ;去掉校验位 ERROR: pop acc ；恢复断点 pop 02h pop 01h pop 00h RETI 四、结束语 流量计的抗干扰能力强，在流量全范围内可非线性调整、内部无可调件、使用维护简单等优点，可以用来测量、变送及现场显示封闭工业管道中液体、气体和蒸汽的流量及总量。从投用到现在，应用的效果非常好，是一种理想的仪表。
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