基於渦輪流量傳感器的乙醇渦輪流量計設計
點（diǎn）擊次（cì）數：2026 發布時間：2020-08-13 07:42:03
摘要：我國資源在總量上是一個大國，而在人均占有量（liàng）上卻是一（yī）個（gè）名副其實的小國。我（wǒ）國資源總量約占**資（zī）源總量的6%。但是我國的人口數量太大，我國人均（jun1）占有量隻有**平的1/4，是名副其實的資源貧乏**之一。因此，節約用（yòng）在（zài）我國更具有現實意義。節約用離不開流（liú）量檢測技術（shù）的支持，渦輪式的流量測量技術精確度高，可重複（fù）性好，且更適於對潔淨（jìng）的介質進行測量，廣泛（fàn）應用於（yú）流量測量領域內。基於此（cǐ），本（běn）文（wén）提出了基於渦輪流量（liàng）傳感器的乙醇渦輪流（liú）量計設計。
引言
乙醇渦輪流量計，通常指用於進行測量管道中的流體流量的一種（zhǒng）儀表。乙醇渦輪流量計量屬（shǔ）於計量科學（xué）技術的一個分支，也是其中一個不可或缺的組（zǔ）成部分，因為它（tā）與國民經濟、國防建設以及科學（xué）研究密切聯係。在（zài）工業中（zhōng），乙（yǐ）醇渦（wō）輪流量計量的作用至關重要，因為準確的乙醇渦輪流量（liàng）計量與（yǔ）工業產品質（zhì）量和生產效率密切相關。本設計主要是基於渦輪流量傳感器的乙醇渦輪流量計設計，可實時顯示的瞬時流量和（hé）累積流量，通過對EEPROM中參數的設（shè）置可調整係（xì）統測量（liàng）時的環境參數，以適應各種不（bú）同條（tiáo）件下的流量測量。
1 乙醇（chún）渦輪流（liú）量計總體設計
本文所設計的乙醇渦輪（lún）流量計主要由ARM微處理器，串口通信模塊，數據存儲模塊，液晶顯（xiǎn）示屏模塊以及按鍵模塊組成。總體（tǐ）框架如圖1所示。係統初始上電，等待用戶按（àn）鍵（jiàn）選擇，讀寫EEPROM中的（de）儀表係數，密度，線性修正參數等具體參數，接收傳感器（qì）所傳入的脈衝並對其計數（shù），內部進行數據處理計算（suàn）出脈衝的頻率，按照傳感器提供的（de）乙醇渦輪（lún）流量計（jì）算公式和參數計算出瞬時流量和累（lèi）計流量並顯示於LCD12864液晶顯示屏上。
2 乙醇渦輪流量計硬件設計
2.1 微處理器*小係統
本設計中采（cǎi）用的微處（chù）理器為NXP公司的M3係列LPC1766，它具有三級流線和（hé）哈佛（fó）結構，功（gōng）耗低，性能高，並且包含了眾多外設。此外，M3內核還為LPC1766提供了一個能夠降低中斷延時和實現高效處理中斷（duàn）的嵌套向量中斷（duàn）處理器（qì）。
2.2 串口通信（xìn）模塊（kuài）
單片機（jī）串口為TTL電平標（biāo）準（zhǔn），即+5V和0V分別（bié）代表邏輯“1”和“0”。由於TTL和RS232高低電（diàn）平的邏輯和範圍不同，故這兩種（zhǒng）標準串口之（zhī）間的連接*先應進行電平轉換。本設計中采用sp3232芯片轉換LPC1766串口的TTL電平與上（shàng）位機串口（kǒu）相連（lián），進行RS232通信。TTL到RS232電平轉換電路（lù）。注意，RS232電平較高，接通瞬間可能會（huì）產生非常高的瞬時電湧，這個（gè）電湧電流可能會擊毀SP3232，所以在使用這個芯片時應拔插之前進行斷電操作，避免熱拔插。
2.3 數據存儲模塊
EEPROM主要是用來存儲一些與測量相關的參數和測量的（de）數據。所選的是串行EEPROM存（cún）儲芯片93C66,大（dà）小512B，可配（pèi）置成8位（wèi）或者16位結構，它通過SPI總線和LPC1766相連（lián），對（duì）流量測量參數進行保存。當係統開始運行時（shí），通過按（àn）鍵向存儲芯片寫入相關的參數，從而保證流量測量結果的正確。這些參數與實際運行環境是相關，通過重新寫（xiě）入相應參數以適應新的運行環境（jìng）。
2.4? LCD液晶顯示（shì）模塊
本設計的顯示模塊選擇的是LCD12864,用於實時顯示乙（yǐ）醇渦輪流量計所測（cè）量的瞬時流（liú）量和累計流量。LCD12864是由128*64個（gè）液晶（jīng）顯示點組成的一個128列*64行的陣列，自帶中文字庫，既可以顯示字（zì）母也可以顯示漢字（zì）及（jí）圖形。
3 乙醇渦輪流量計軟件設計
3.1 軟件設計總流程
軟件的總體（tǐ）設計主要包括這幾個方麵：係統初始化程序，LCD顯示程序，流量測量數（shù）據處理，數據存儲程序以及基於modbus協議的RS232串口（kǒu）通信程序（xù）。這裏*先介紹軟件（jiàn）設計（jì）的（de）總體流程圖，如圖2所（suǒ）示。
係統初始化程序主要用於微處（chù）理器各（gè）GPIO功能引（yǐn）腳的選擇、係（xì）統（tǒng）時鍾配（pèi）置、中斷（duàn）初始化及優先（xiān）級配置以及LCD液晶屏初始（shǐ）化。微處理器（qì）LPC1766在modbus主從通（tōng）信協議中處於從機地位，為了（le）實現標準的modbus協議，采用了移植freemodbus源代碼的方式。因（yīn）此串口通信程序所做的隻是根據LPC1766的芯片手冊對串口通信方式進行設置和（hé）開啟串口中斷。按鍵程序主要作用是為了實現（xiàn）人機交互（hù）功能，本設計（jì）主要用了四個按鍵，分別用於參數設置時的確認，返回，增大和減小功能。
3.2 流量測（cè）量程序（xù）
渦輪式流量傳感器輸出脈（mò）衝（chōng）信號的（de）頻率（lǜ）與其流量大小相（xiàng）關，並在一般情況下，有（yǒu）f=Kqv
式中，K為傳感器的儀表係數，並在其（qí）測量範圍內，對（duì）qv而言，K相當於一個常數，通常由流量儀表廠商經過多次實（shí）驗測（cè）得並由提供給用戶直接使用。qv為通過傳（chuán）感器流體的（de）體積流量。由此可以看出，對於流量的測量（liàng）隻須要測量傳感器輸出（chū）的脈衝數。脈衝（chōng）信號的（de）采集采用兩個定時器，一個用作計數模式用（yòng）於對脈衝計數，另一個用作重複定（dìng）時器，得到單位時（shí）間內的（de）脈衝數。單位時間內的脈衝（chōng）數乘以（yǐ）儀表係數再乘以相應的補償係數，便得到（dào）了瞬時流量。*後，將瞬時流量累加到累積流量中（zhōng），並在（zài）顯示屏（píng）上顯示出來（lái）。此程序流程圖（tú）如圖3所示。
3.3 液晶屏顯示程序
該程序主要用（yòng）於實時更新流量信息，微處理器與上位機通過RS232接口以modbus協議（yì）進行通信。*後，該設計液晶（jīng）屏（píng）上所顯示的流量信息與上位（wèi）機軟件（jiàn）所（suǒ）顯示的數據如圖4所示。
4 總結
乙醇渦（wō）輪流量計（jì）量在（zài）**生活的各種方麵都有（yǒu）著廣泛（fàn）應用（yòng），從工業農業產品生產到國防經濟和基礎設施建設、從科學技術（shù）的理論研究到環境保（bǎo）護，從資源節約到與人民生活（huó）中用到的生（shēng）活資源的計（jì）量，都有著乙醇渦輪流（liú）量計量的參與。本設計通過實現對流量的檢測，可使人們進一步提高（gāo）的利用（yòng）效（xiào）率，從而達到節約用的目（mù）的。
乙醇流量計的（de）種類 乙醇流量計選型指南 乙醇流量計價格（gé）,乙醇渦輪流量（liàng）計（jì） 乙醇流量計價格 乙醇管道（dào）流量計 乙醇管道流量計,乙醇用什麽流量計 乙醇流量表,乙醇流量計價格 乙醇用什麽流量計 乙醇流量表,乙醇渦輪流量（liàng）計 乙醇渦輪流量計,純乙（yǐ）醇流量計 乙醇流量計價格,測（cè）量乙醇用什（shí）麽流量計 乙醇渦輪流（liú）量計（jì）,乙醇管（guǎn）道流量計 乙醇流量計價格,純乙醇流量計 測量（liàng）乙醇（chún）用什麽流量計,乙醇（chún）流量（liàng）表 乙醇用什麽流量計,乙醇管道流量（liàng）計 乙醇用（yòng）什麽流量計,乙醇渦輪流（liú）量計 純乙醇流量計 乙醇流量計價（jià）格,乙醇管道流量計 測（cè）量乙（yǐ）醇用什麽流量計 乙醇流量表,乙醇用（yòng）什麽（me）流量計 乙醇用什麽（me）流量計,乙醇流量計價格 乙醇管道流量計（jì）,乙醇（chún）渦輪流量計 乙醇渦輪流量計,乙醇用什麽流量計 純乙醇流量計,乙醇流量計價格 乙醇流量表,測（cè）量乙（yǐ）醇用什麽流量計 乙醇流量（liàng）計機械故障解決方法 基於渦輪流量（liàng）傳感器（qì）的乙醇渦輪流量計設計 乙醇管道（dào）流量（liàng）計不同（tóng）檢測（cè）方式結果 關（guān）於如何有效提高乙醇流量計使用精度的探討 乙醇流量計在（zài）投產前及投產後應該（gāi）注意的要求
引言
乙醇渦輪流量計，通常指用於進行測量管道中的流體流量的一種（zhǒng）儀表。乙醇渦輪流量計量屬（shǔ）於計量科學（xué）技術的一個分支，也是其中一個不可或缺的組（zǔ）成部分，因為它（tā）與國民經濟、國防建設以及科學（xué）研究密切聯係。在（zài）工業中（zhōng），乙（yǐ）醇渦（wō）輪流量計量的作用至關重要，因為準確的乙醇渦輪流量（liàng）計量與（yǔ）工業產品質（zhì）量和生產效率密切相關。本設計主要是基於渦輪流量傳感器的乙醇渦輪流量計設計，可實時顯示的瞬時流量和（hé）累積流量，通過對EEPROM中參數的設（shè）置可調整係（xì）統測量（liàng）時的環境參數，以適應各種不（bú）同條（tiáo）件下的流量測量。
1 乙醇（chún）渦輪流（liú）量計總體設計
本文所設計的乙醇渦輪（lún）流量計主要由ARM微處理器，串口通信模塊，數據存儲模塊，液晶顯（xiǎn）示屏模塊以及按鍵模塊組成。總體（tǐ）框架如圖1所示。係統初始上電，等待用戶按（àn）鍵（jiàn）選擇，讀寫EEPROM中的（de）儀表係數，密度，線性修正參數等具體參數，接收傳感器（qì）所傳入的脈衝並對其計數（shù），內部進行數據處理計算（suàn）出脈衝的頻率，按照傳感器提供的（de）乙醇渦輪（lún）流量計（jì）算公式和參數計算出瞬時流量和累（lèi）計流量並顯示於LCD12864液晶顯示屏上。
2 乙醇渦輪流量計硬件設計
2.1 微處理器*小係統
本設計中采（cǎi）用的微處（chù）理器為NXP公司的M3係列LPC1766，它具有三級流線和（hé）哈佛（fó）結構，功（gōng）耗低，性能高，並且包含了眾多外設。此外，M3內核還為LPC1766提供了一個能夠降低中斷延時和實現高效處理中斷（duàn）的嵌套向量中斷（duàn）處理器（qì）。
2.2 串口通信（xìn）模塊（kuài）
單片機（jī）串口為TTL電平標（biāo）準（zhǔn），即+5V和0V分別（bié）代表邏輯“1”和“0”。由於TTL和RS232高低電（diàn）平的邏輯和範圍不同，故這兩種（zhǒng）標準串口之（zhī）間的連接*先應進行電平轉換。本設計中采用sp3232芯片轉換LPC1766串口的TTL電平與上（shàng）位機串口（kǒu）相連（lián），進行RS232通信。TTL到RS232電平轉換電路（lù）。注意，RS232電平較高，接通瞬間可能會（huì）產生非常高的瞬時電湧，這個（gè）電湧電流可能會擊毀SP3232，所以在使用這個芯片時應拔插之前進行斷電操作，避免熱拔插。
2.3 數據存儲模塊
EEPROM主要是用來存儲一些與測量相關的參數和測量的（de）數據。所選的是串行EEPROM存（cún）儲芯片93C66,大（dà）小512B，可配（pèi）置成8位（wèi）或者16位結構，它通過SPI總線和LPC1766相連（lián），對（duì）流量測量參數進行保存。當係統開始運行時（shí），通過按（àn）鍵向存儲芯片寫入相關的參數，從而保證流量測量結果的正確。這些參數與實際運行環境是相關，通過重新寫（xiě）入相應參數以適應新的運行環境（jìng）。
2.4? LCD液晶顯示（shì）模塊
本設計的顯示模塊選擇的是LCD12864,用於實時顯示乙（yǐ）醇渦輪流量計所測（cè）量的瞬時流（liú）量和累計流量。LCD12864是由128*64個（gè）液晶（jīng）顯示點組成的一個128列*64行的陣列，自帶中文字庫，既可以顯示字（zì）母也可以顯示漢字（zì）及（jí）圖形。
3 乙醇渦輪流量計軟件設計
3.1 軟件設計總流程
軟件的總體（tǐ）設計主要包括這幾個方麵：係統初始化程序，LCD顯示程序，流量測量數（shù）據處理，數據存儲程序以及基於modbus協議的RS232串口（kǒu）通信程序（xù）。這裏*先介紹軟件（jiàn）設計（jì）的（de）總體流程圖，如圖2所（suǒ）示。
係統初始化程序主要用於微處（chù）理器各（gè）GPIO功能引（yǐn）腳的選擇、係（xì）統（tǒng）時鍾配（pèi）置、中斷（duàn）初始化及優先（xiān）級配置以及LCD液晶屏初始（shǐ）化。微處理器（qì）LPC1766在modbus主從通（tōng）信協議中處於從機地位，為了（le）實現標準的modbus協議，采用了移植freemodbus源代碼的方式。因（yīn）此串口通信程序所做的隻是根據LPC1766的芯片手冊對串口通信方式進行設置和（hé）開啟串口中斷。按鍵程序主要作用是為了實現（xiàn）人機交互（hù）功能，本設計（jì）主要用了四個按鍵，分別用於參數設置時的確認，返回，增大和減小功能。
3.2 流量測（cè）量程序（xù）
渦輪式流量傳感器輸出脈（mò）衝（chōng）信號的（de）頻率（lǜ）與其流量大小相（xiàng）關，並在一般情況下，有（yǒu）f=Kqv
式中，K為傳感器的儀表係數，並在其（qí）測量範圍內，對（duì）qv而言，K相當於一個常數，通常由流量儀表廠商經過多次實（shí）驗測（cè）得並由提供給用戶直接使用。qv為通過傳（chuán）感器流體的（de）體積流量。由此可以看出，對於流量的測量（liàng）隻須要測量傳感器輸出（chū）的脈衝數。脈衝（chōng）信號的（de）采集采用兩個定時器，一個用作計數模式用（yòng）於對脈衝計數，另一個用作重複定（dìng）時器，得到單位時（shí）間內的（de）脈衝數。單位時間內的脈衝（chōng）數乘以（yǐ）儀表係數再乘以相應的補償係數，便得到（dào）了瞬時流量。*後，將瞬時流量累加到累積流量中（zhōng），並在（zài）顯示屏（píng）上顯示出來（lái）。此程序流程圖（tú）如圖3所示。
3.3 液晶屏顯示程序
該程序主要用（yòng）於實時更新流量信息，微處理器與上位機通過RS232接口以modbus協議（yì）進行通信。*後，該設計液晶（jīng）屏（píng）上所顯示的流量信息與上位（wèi）機軟件（jiàn）所（suǒ）顯示的數據如圖4所示。
4 總結
乙醇渦（wō）輪流量計（jì）量在（zài）**生活的各種方麵都有（yǒu）著廣泛（fàn）應用（yòng），從工業農業產品生產到國防經濟和基礎設施建設、從科學技術（shù）的理論研究到環境保（bǎo）護，從資源節約到與人民生活（huó）中用到的生（shēng）活資源的計（jì）量，都有著乙醇渦輪流（liú）量計量的參與。本設計通過實現對流量的檢測，可使人們進一步提高（gāo）的利用（yòng）效（xiào）率，從而達到節約用的目（mù）的。
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