沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计论文 人行通道流量监测系统的设计
目 录
0引言 ...................................................................... 1 1 绪论 ...................................................................... 2 1.1 选题的背景和意义 ..................................................... 2 1.2 国内外研究现状及发展趋势 ............................................. 2 1.3 研究内容及需解决的问题 ............................................... 3 2 系统工作原理 ............................................................. 3 2.1 总体设计 ............................................................. 3 2.2 人数统计原理 ......................................................... 3 2.3 元器件的选择 ......................................................... 4 3 系统硬件电路的设计 ....................................................... 6 3.1 传感器的工作原理 ..................................................... 6 3.2 单片机最小系统设计 ................................................... 6 4 系统软件设计 ............................................................ 10 4.1主程序设计 ........................................................... 10 4.2数据采集及处理子程序 ................................................. 10 4.3显示电路子程序 ....................................................... 11
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5结论及进一步设想 ......................................................... 11 参考文献 ................................................................... 11 课设总结 ................................................................... 13 附录1 程序清单 ............................................................ 14 附录2 电路原理图 .......................................................... 26
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人行通道流量监测系统的设计
张勃 沈阳航空航天大学北方科技学院
摘 要
工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。
流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别高。流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。 关键词：AT89C52；ADC0809；流量检测；光电传感器
0引言
流量是现代工业测量过程中的一个重要参数，人类对流体的测量具有悠久的历史。流量检测的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统，古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量；公元前1000年左右古埃及用堰法测量古尼罗河的流量；我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观察水量大小等等。流量仪表应用范围很广，在工业生产、能源计量、环境保护工程、交通运输、生物技术、科学实验领域都有涉及。 为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世，投入使用的类型有上百种。根据其测量方法和结构原理大致分为差压式流量计、浮子流量计、容积式流量计、电磁流量计、涡街流量计、科里奥利质量流量计、超声流量计、插入式流量计等。
20世纪随着各领域对流量测量需求的牵引，使得流量计得到快速发展，尤其是微电子技术的迅速发展，为流量计的制造技术提供各种新型的元器件，进一步推动了流量计从机械式向智能化、模块化发展。新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件的开发应用，使得流量计的测量准确度越来越高，流量的测量范围越来越广。同时流量计对测量介质的要求在降低，适用范围也越来越宽，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。 本设计中，将基于单片机的技术，进行一款可对流量进行实时检测，并具有上下限报警功能的涡轮流量计的设计，该产品可实现对管道内天然气的流量的实时检测
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1 绪论
1.1 选题的背景和意义
流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示，称为瞬时体积流量，简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量，简称质量流量。这一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值称为累积流量。 对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。
通过对本课题的研究，训练综合运用已学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作，掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。 1.2 国内外研究现状及发展趋势
17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。
流量显示仪表的发展经过了机械运算记录图表式，模拟运算机械计数式，简单逻辑运算数显示和微处理器运算及多功能数字显示四个过程。自从单片机出现后，各种各样的智能流量显示仪不断出现，取代了原有的传统的机械式或者纯模拟、数字电路构成的流量显示仪。智能流里显示仪以单片机为核心可以进行各种流最计算、累加、显示等功能。流量显示仪具有使用方便、工作可靠、可进行补偿计算等优点。从上世纪80年代以来，各种智能流量显示仪就不断出现，功能也不断拓展、完善。智能流量显示仪正朝着低功耗、智能化、网络化、多功能方向发展。具体来说，智能流量显示仪可以实现流量及其它信号的采集、流量计算累加及补偿计算、数据示、数据远程传愉及打印等功能。根据用户的不同
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需要，开发人员可以设计出具有不同功能的智能流量显示仪，软件编程非常灵活。 1.3 研究内容及需解决的问题
本文主要研究的是基于单片机的流量检测系统的设计，实现对人行通道的流量的检测，并将流量值实时显示在LED数码管上。
本文详细论述了该设计的具体方案，主要解决系统的总体设计，硬件电路的设计以及系统软件的设计。其中硬件电路设计包括单片机最小系统、流量传感器的设计、放大器的设计、AD转换器接口设计、LED显示接口设计等，软件设计包括主程序、信号采集与AD转换程序、显示程序。
一个产品的具体设计是复杂与艰巨的，设计的好坏直接影响到工业生产的效率和安全。在设计过程中的遇到的每个难点都得一一克服，而本设计的难点在于如何设计简单易行的流量传感器，各芯片的如何应用与合理搭接，而软件的编写如何简洁无误也是一个难点，在实际设计中不断克服改进，力求方案的可行性。
2 系统工作原理
2.1 总体设计
图1 系统硬件结构图
由光电传感器采集流量信息，然后经过AD转换器将连续的模拟信号离散化后传给单片机。单片机在系统软件的控制作用下，对输入的数据进行分析，向外部输出控制信号，实现LED显示。LED数码管显示动态的流量。 2.2 人数统计原理
当进入的人通过第一个光电传感器S1时，光电传感器S1工作，发出电频信号。通过第二个光电传感器S2时，光电传感器S2工作，发出电频信号。当人离开时，则光电传感器S2先工作发出电频信号，S1后工作。单片机将信号以数字形式在LED数码管上显示。所以电频信号由发射S1到S2时是行人进入通道，而由S2到S1时是行人离开通道，并且
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