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超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响。
2.4 流量计的选择
本次所选的超声波流量计为北京中元瑞得公司的ZYF-300.本流量计的优点为：最新计算机技术、IC技术同步发展的高技术的流量测量仪表，与其它常规类型流量计或其它超声波流量计相比，除具有高精度（达到0.1％）、高可靠性、高性能、价格低廉；内置流量日月年累计器 * 内置上电断电记录器；0.5秒基本测量周期 * 内部32位浮点数据处理；频率信号输出 * 40皮秒时间测量分辨率；测量周期为500ms等。
此流量计的工作原理为:
当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下面表达式：
V=MD/sin2θ×△T/(Tup·Tdown)。
其中: θ 为声束与液体流动方向的夹角
M 为声束在液体的直线传播次数 D 为管道内径
Tup 为声束在正方向上的传播时间 Tdown为声束在逆方向上的传播时间 △T = Tup –Tdown。
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第三章 软件设计
3.1 软件设计思路
该控制系统的软件设计可以分为三部分：
1.主程序部分：该部分完成存储器分区、数据定义和系统的初始化等，以及调用各个子程序，完成主要的控制功能。
2.流量控制程序：通过PID控制算法，编写出相应的流量控制子程序，实现对流量的控制，达到预期的控制要求；
3.各子程序：各个子程序完成具体的实现方法，主要包括：设定值输入、数码管显示、步进电机控制、AD转换中断、T0定时器中断、采样中断等。 软件流程图如下：
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3.2 主程序设计
? 主程序部分，主要完成存储器分配、系统初始化和系统整体控制等，并通过调用各子程序段，实现软件的总体设计功能。主程序流程图
? 初始化：系统初始化程序的功能是对8155和89C51进行初始化，使D/A输出为0，步进电机处于停机状态，将RAM中的标志位和工作单元置为初始状态，提示符CPUREADY写入缓冲器。更新显示器子程序的功能是将显示缓冲器的内容，分别转化为段数据，输出到8155。显示器0～12的显示数据缓冲器分别为73H～7FH单元。当系统处于停机状态时，显示器0～4显示参数，显示器5～7显示参数地址，所以73H～77H作为数据缓冲器，78H～7AH作为地址缓冲器，在运行状态时，73H～77H作为瞬时流量缓冲器，78H～7FH作为累计流量缓冲器。
初始化程序的流程如图所示：
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3.3 流量控制子程序
在流量测试的基础上，把流量设定值和实际测试得到的瞬时流量进行比较计算出误差，采用数字PID调节算法，计算输出到AD0809的变量Uio增量式PID控制算法的计算公式为
?Ui?P(?ei?Iei?D?ei)式中：ei为本次实际测得的流量和设定值之差；
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