基于AT89S51单片机的频率匹配器设计.pdfVIP

研究与开发 机机电工程技术电工程技术 年第年第 卷第卷第 期期 3838 0909 基于AT89S51 单片机的频率匹配器设计 刘天豪， 腰山岭， 杨 杰 （西南交通大学机械工程学院， 四川成都 610031 ） 摘要： 一种涡轮流量计的输出的脉冲频率可达 10Hz ， 现有的一种智能流量积算仪可接收的最大脉冲频率仅为4Hz ， 存在着频率匹 配的问题。 现需设计一个频率转换装置， 以实现二者的频率匹配。 文中提出了一种基于AT89S51 单片机实现的设计方案， 较详细 的介绍了该方案的实现过程， 实现原理， 给出了该方案的电路原理图和由C51 实现的部分程序源代码。 所述方案已在福建某一液 化天然气项目中得到实际应用， 取得了比较好的效果。 关键词： 涡轮流量计； 智能流量积算仪； 频率； MCS－51 中图分类号： TP23 文献标识码： B 文章编号： 1009－9492 (2009) 09－0070－02 1 引言 2．2 解决方案的提出及选择 本文所述的涡轮流量计可以认为是一个流量传感器， 为解决本问题， 可以提出以下两个方案。 方案一， 采 智能流量计算仪与其配合使用可以对天然气等流体流量参 用计数器或频率合成器等专用芯片， 该方案不用计算机语 数进行测量显示、 累积计算、 数据通信等。 言编程， 造价低， 但存在着可编程能力弱、 分频因子不可 由于某种原因， 项目所购买的涡轮流量计输出的是频 调、 工作频率较高易形成干扰以及标定不方便等问题； 方 率可达 10kHz 的方波信号， 而现有的流量积算仪 MINIEVC 案二， 采用单片机， 该方案成本稍高， 开发周期稍长， 但 所要求的输入脉冲频率最大只有4Hz 。 显然， 涡轮流量计 没有方案一所存在的问题， 而且比较灵活， 现场调试也十 分容易， 升级换代和增加配合功能等都比较容易实现。 综 和 MINIEVC 之间存在着频率匹配问题。 为了解决这个问 上分析， 决定采用方案二。 题， 就需要在涡轮流量计和 MINIEVC 之间加一个频率转 2．3 所选定方案的总体设计 换装置， 将接收到的涡轮流量计的高频信号转换成为 采用方案二所进行的总体设计如图 所示。 1 MINIEVC 可以接收的低频信号。 项目所用流量计所需供电电压为5～40VDC ， MINIEVC 的供电电压为3．6VDC ， 现场使用电源为 16VDC， 要求频 率转换系数可现场微调， 转换精度在0．5％ 内。 2 整体方案设计 2．1 基本算法实现 流量计每发送 10000 个脉冲 （经处理过的方波） 表示 1 个立方英尺 （1 立方英尺＝0．028 立方米）。 由计算可知， 若自制的频率转换器每接收涡轮流量计发送来的 3571 个 脉冲， 就向 发送 个脉冲， 那么自制频率转换 MINIEVC 1 器的发送频率即能满足智能流量积算仪的频率要求， 且此 图1 系统原理框图 时表示的流体流量为0．01 立方米。