摘 要

电磁流量计作为一种主要的流量测量仪表，广泛应用于国民经济各个部门，如化工、轻纺、医药，给排水等。本论文的的主要内容是设计电磁流量计的电路部分。设计出了以C8051F060为主控制芯片的相关励磁电路、滤波和放大电路、显示电路、电源电路等。本论文的创新点在于将传统的电磁流量计变为无线控制，采用电池供电，突出了无线智能电磁流量计在低功耗方面的优点。这样的设计使得电磁流量计的开发时间变得更短以及应用领域更加广泛。

关键词：电磁流量计; 无线; C8051F060单片机;V/F转换器。

THE overall design of electromagnetic flowmeter

ABSTRACT

Electromagnetic flowmeter is a kind of main flow measurement instrument, widely used in the national economy departments, such as chemical industry, textile, medicine, water supply and drainage, etc. The main content of this paper is the design circuit part of the electromagnetic flowmeter. Designed to C8051F060 as the main control chip related excitation circuit, filter and amplification circuit, display circuit, power circuit, etc. The innovation points of this paper is that the traditional electromagnetic flowmeter to wireless control, used batteries, highlighted the wireless intelligent electromagnetic flowmeter in the advantage of low power consumption. This design makes the electromagnetic flowmeter development time is shorter and more extensive application fields.

Key words: Electromagnetic flowmeter；Wireless; C8051F060 microcontroller; V/F converter.

目 录

1 绪论 1

1.1课题研究目的和意义 2

1.2 电磁流量计的国内外研究现状 2

1.2.1国外研究情况 2

1.2.2国内研究情况 3

1.3论文研究内容及特色与创新 4

1.3.1论文研究内容 4

1.3.2特色与创新 4

2 电磁流量计基本理论 5

2.1电磁流量计的工作原理 5

2.2 电磁流量计的励磁方式 6

2.2.1直流励磁 6

2.2.2工频正弦波励磁 7

2.2.3低频矩形波励磁 8

2.2.4三值低频矩形波励磁 8

2.2.5双频矩形波励磁 9

3电磁流量计的机械结构 10

3.1 电磁流量计基本结构 10

3.2电磁流量计材料选择 11

3.3 电磁流量计的基本机械图 12

4电磁流量计电路设计 15

4.1电磁流量计电路设计总体介绍 15

4.2励磁部分的电路设计 15

4.2.1励磁部分的总体介绍 15

4.2.2 H桥 15

4.2.3恒流源 17

4.3信号处理电路设计 17

4.3.1信号处理电路总体介绍 17

4.3.2抗干扰和一次放大电路 18

4.3.3低通滤波和二次放大电路 19

4.3.4加法器电路 20

4.3.5 V/F转换电路 21

4.3.6单片机电路 23

4.4其他电路设计 24

4.4.1电源电路 24

4.4.2 1.235V电压基准部分 26

4.4.3铁电存储器电路 27

4.4.4无线传输电路 28

4.4.5 JTAG接口电路 28

4.4.6外部中断电路 29

4.4.7键盘电路 30

4.4.8液晶电路 30

5 总结与展望 32

致谢 33

参考文献 34

附图一 36

1 绪 论

1.1课题研究目的和意义

流量是工农业生产过程中特别重要的测量参数,与温度、压力、物位、成分一起称为过程检测的五大参数^[1]。从本质上来说,生产过程就是物质和能量流动的过程,因此如果没有流量的检测就无法进行正常的生产活动。在工业生产的过程中,能够精确地计算出某一时刻流体的瞬时流量以及在一段时间间隔内的累积流量,是指导生产、规范工艺操作的需要和进行经济核算的重要依据。

针对流量测量的目的和意义来说，利用流量计测量的其中一个目的是在生产过程中给管理者或控制系统提供流量参量的正确数值，以便能够做出合理地判断与调节，达到优良的控制效果，提高产品的质量与产量。例如在化工生产原料的配比、制水与污水处理的加药、石油采油高压注水、钢铁的高炉检漏、连铸连轧等，是提高劳动生产率、提高产品质量的有效手段，同时也是降低工人劳动强度、改善工人劳动条件的有效举措。与此同时，为企业管理者提供在生产过程中降低成本、降低能耗和提高设备的使用寿命等科学的、可靠的数据^[2]。因此说，应用流量仪表测量流量是提高企业科学管理水平和最大发挥经济效益和社会效益的有力措施。流量测量的这一目的称之为“监控目的”。
    流量测量的另外一个目的是从经济和利益出发，为供需双方计量交接贸易的流体总量以此提供合理的贸易结算数值。利用流量计连续累积一段时间中的总量值为总量控制和贸易结算提供科学的、可靠的流体总体积或者总质量，我们称为“计量目的”^[3]。油、蒸气、水、热量等产品和资源作为商品来进行买卖，通过流量计能够为供需双方提供合理的交易根据。对于一个生产企业内部使用的资源和能源的分配和管理，流量计量也是不可或缺的手段。在节约资源和能源越来越被人们重视的今天，流量计量可以为企业带来巨大的经济效益和社会效益。同时在当今社会，人们对赖以生存地球的环境保护与污染治理意识日益增强。世界各国都把工业生产排放的污染气体、污水总量作为控制目标，由流量汁给出科学的、可靠的总量数据，从而有效地对排放口进行管理与控制^[4]。电磁流量计是流量计的一种，并且具有使用范围广，无机械惯性以及反应灵敏等优点。因此电磁磁流量计的研究可以很好地满足“计量目的”和“监控目的”，所以电磁流量计的研究有着重要的意义。

1.2电磁流量计的国内外研究现状