电脑质量流量计硬件设计计算机硬件Word文档下载推荐.docx
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ABSTRACT
Thissystemicinvestigationproblemisthedesignofcomputerhardwareoncalculatingqualityandflowofliquid.Thissystemuses80C51asthesingle-chipmicrocontroller,andusesACD0809astheanalogsignalconversionchip.Duetothelimitedcapacityof80C51,thesystemalsousesa2764programmemorychipanda6264datamemorychipastheexpansionsofthesystem.ThesystemalsoextendskeyboardcircuitandstaticLEDdisplaycircuit.StaticLEDdisplaycircuituses8255programmableparallelinterfacechipasparallelinterface.Thesystemuses8253programmabletimer/counterchipasapulsecounter.ThesystemusesthetemperaturesensorwhichisaplatinumRTDtomeasurethetemperature,andthetemperaturecanbeconvertedintothemeasurementofresistance.Thevolumemeasurementsensorusesturbineflowmeter,withwhichthemeasurementofthevolumecanbeconvertedintopulsecount.Themeasuringprincipleofthesystemisasfollows:
Disruptionarisedfromtheadoptionof8253whichcountstheturbineflowmeterpulse,isthebasisforthesystemoperation.Inaccordancewiththeinterruptsource,thesystemmeasuresanddoesthedataprocessingandcomputingwhichassociatewiththeinterruptsource.
Keywords:
chipsensormeasuringprincipleinterruption
目录
一概述1
1.1引言1
1.2功能介绍1
二功能说明3
2.1题目介绍3
2.2电路分析3
2.2.1温度传感器3
2.2.2体积传感器5
2.2.3模数转换电路9
2.2.4系统扩展11
2.2.5显示器电路13
2.2.6键盘接口电路16
2.2.7时钟电路和复位电路18
三总结19
谢辞20
参考文献21
一概述
1.1引言
在单片机技术的应用与发展中，数据采集系统在众多的生产领域得到了广泛的应用。
数据采集对于工业控制生产系统的重要性是很大的，它是一个至关重要的环节。
在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数，都需要加入数据采集系统才能得以实现。
液体流量测量系统是液体生产管理中的一项重要的工作,对液体流量的精确测量与计算,能够很多的帮助掌握生产情况,以及对制定生产方案,生产总量等等有很好的指导意义.目前国内已有很多种测量方法以及各种各样的传感器及芯片,现在也已经有很多专门用于测量的成品上市,并且功能齐全.但是本设计没有采用现有的测量系统，而是自行设计，可以降低成本，本设计采用以80C51为中心的控制系统。
结合便用其它系统扩展芯片，设计了一个由8253的中断为起线进行控制与计算的系统。
1.2功能介绍
本系统是基于80C51微控制器的流量测量系统,主要功能有对温度转换成可测量的电压值的转换电器设计,将模拟电压值转换为数字量的模数转换电路,片外程序存储器和数据存储器的扩展电器,将对体积的测量转换成对脉冲的计数的转换电路设计,将脉冲计数值传送到80C51的传送电路,连接键盘和显示器的外部功能扩展电路,另外有复位电路和晶振电路。
图1-1硬件电路组织结构图
数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。
数据采集系统一般由数据输入，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。
输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。
数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。
数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。
数据处理是对数据进行统计分析或者把数据恢复成原来物理量的形式。
数据输出及显示就是把数据以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。
本系统的设计原理就是根据数据采集系统的一般过程进行设计的。
图1-2系统原理框图
二功能说明
2.1题目介绍
本系统要测量的是液体的流量与质量，液体性质为易燃易爆，温度在－10度到30度之间变动，浓度随温度变化而变化，流量每小时为1吨到40吨，有8根管道，每根管道里液体的密度可能不一样，要设计一个系统能够实时得到每个管道内液体流过的体积和重量。
误差在千分之三以内，经济可靠，并且尽量使用原始的芯片。
2.2电路分析
2.2.1温度传感器
现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。
当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。
测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。
因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：
量程的大小；
被测位置对传感器体积的要求；
测量方式为接触式还是非接触式；
信号的引出方法，有线或是非接触测量；
传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。
2.灵敏度的选择
通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。
因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。
但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。
因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的串扰信号。
3.频率响应特性
传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。
传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。
4.线性范围
传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。
以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。
传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。
在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。
但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。
当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。
5.稳定性
传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。
影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。
因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。
在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。
6.精度
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。
传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。
这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；
如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。
对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。
自制传感器的性能应满足使用要求。
温度传感器使用的是铂热电阻,铂热电阻是一种精确、灵敏、稳定的温度传感器,铂热电阻的原理是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一原理制作的,本系统使用的是分度号为Pt100的型号,即按为摄氏度时电阻值R（℃）的大小为100欧姆。
表2-1PT100铂电阻的温度和阻值对应关系
温度
电阻值
－30
88.04
－20
92.04
－10
98.03
100.00
10
103.96
20
107.91
30
111.85
本系统的温度测量电路是通过对铂热电阻阻值变化输出转变电压的变化的输出即采样电路,再经过滤波电路,驱动电路,由模数转换器转换成微控制器能处处理的数字信号。
采样电路即在有5V电压和铂热电阻的单回路里,从电压与电阻之间引出一条导线做为电压的输出。
滤波电路即将引出的导线连接一个π型滤波器,π型滤波器是一种复式滤波器,因为它的形状很象字母π,所以又叫π型滤波器,它是把电容按在电阻的并联支路,这种复式滤波器结构简单,能兼起降压,限流作用,滤波效果也很高。
由π型滤波器输出的电压经MC1413驱动器放大。
MC1413为反相驱动器，它用于各种电路的后级驱动设备，对前级的电路的影响很小，所以用它来对输出的信号驱动放大，输入到ACD0809中。
MC1413的输入为低电平是断路，输入为高电平时为达林顿输出，电流较大，而电平为低，即为反相隔离驱动放大器。
使用MC1413也可以降低成本及简化设计。
由MC1413输出的信号送入ADC0
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