MCS一8098单片机超声波流量计的研制

　　1引言

　　在许多工业部门，流体流量的计量都是至关重要的。目前在绝大部分场合使用机械式流量计，它的主要缺点是安装麻烦，长期使用由于磨损而降低精度。为了解决这一间题，近年来超声波流量测定技术取得了很大的发展，它具有不直接接触待测介质，安装方便，对流体管道不用改造，不存在磨损间题，并且能耗低，精度高，可以实时显示等优点，为此我们研制了以8098单片机为核心的超声波流量计。

　　2工作原理

　　在一段流体输送管道的两侧，把两个超声波换能器相对放置，如图l所示，两个换能器交替发射或接收超声波助冲信号，由于流体的流动，超声波脉冲从换能器1传播到换能器2与从换能器2传播到换能器1的速度是不同的.当换能器l作发射，换能器2作接收时，则超声波在流体中顺向传播，传播的时间为

3方案设计

　　8098单片机超声波流量计框图如图2所示，由超声波发射接收系统和单片机系统两部分组成.顺向测量时，由单片机控制模拟开关接通“0”位置，这样整个发射接收系统便构成了一个顺向循环工作的环路，如图3所示.单片机发出一个启动脉冲去触发发射电路1，D，换能器发射超声波脉冲，D:接收，经衰减，放大整形后，又形成第二个脉冲去驱动发射电路1，从而使环路连续工作起来，当循环一定次数N0(本机选2‘13次)后停止，单片机内计时器记下所用时间NoT1。

　　当进行逆向测量时，单片机控制模拟开关接通“1”的位置。则发射接收系统便形成一个逆向循环工作环路(图略)，单片机发出启动脉冲，环路便可工作起来，单片机记下循环N。次所用时间NOT2，通过数据处理系统进行计算，便可得到流速，流量等物理量。计算流量累积是以一秒为间隔，每次把一个Q值送入累加器不断累加而得到的。

　　4发射接收系统的实现

　　选择换能器工作频率为1.25MHz。发射脉冲宽度选为1μs，发射电路采用大功率晶体管推动输出，高压源电压5OOv，衰减器由标准电阻分压得0~60dB可调衰减，放大器采用四级晶体管变压器藕合中频放大器，中心频率1.25MHz，通带宽度0.5MH:，中心频率增益80dB.模拟开关采用cM0s器件CD4053构成，整形电路采用cD4O98单稳态触发器构成，限于篇幅，详细电路不再赘述。

　　5单片机系统

　　单片机系统硬件配置框图如图2所示虚线框内部分，核心为8095芯片[，J，工作时钟12MH:，用T;作为计时，T:作为计数，外扩EpROM276月，主要用于存储程序和运算数据表，单片机内RAM用于数据暂存。4x4小键盘实现数据输入和功能选择，8位LED显示器完成测量和运算结果(v、Q、w)的显示，单片机系统和发射电路之间采用光电帼合器，以提高工作的可靠性。在程序编制上充分采用软件抗干扰措施，数值计算采用浮点数，有效地保证了测量精度和测量范围。系统工作程序框图如图4示。