1、引言
在当今社会中，我们知道由于单片微机的出现，使仪器、仪表的智能化进程得到了大大推进。它不仅能使电子测量仪器、热工仪表、医疗电子仪器、化学仪器等实现数字化、智能化，也能使计量、称重等衡器实现智能化与数字化。目前已相继出现了智能化、数字化的电子秤和汽油加油站的称重计价仪等，其他类型的称重设备亦朝着数字化、智能化的方向发展。由于单片机的优点，使得采用单片机的设备或产品的性能都可大大地改观。除了有智能功能外，它还可使其可靠性进一步提高，成本进一步降低，体积进一步鳍小。本文所介绍的多功能、多用途智能流量积算仪体现了上述优点。该仪器是以8031单片机为核心，外围配置了相应的接口电路，以满足各种条件下的要求，完成各种功能。它适用于大型机械传输系统中润滑油的输送与计量食油生产厂家包装计量与自控}粮油部门售油点的销售计量}化学试剂生产过程中流量控制与计量等。根据各种不同的液体，该系统可自动校正计量精度。如果作为粮油部门的售油设备，该仪器计量，可实现顾客所需油量、购油应付款及打油过程中输油量的动态值显示；完成各种数据的预置、计算等处理完成输油过程的自动控制。在不同温度下液体密度不同时，该仪器可根据需要完成计量精度的自动校正，摆脱人工干预，提高计量可信度。对生产厂家来说，应用该流量计可以提高生产过程的自动化水平与生产管理的效率。
2、系统设计
2．1设计要求
该系统作为一种多用途的智能的流量计量与控制仪器，不仅要适应生产厂家生产过程的计量与控制，而且还要满足销售部门的要求。销售部门对它的要求主要是计量准确，而且精度高，能计算顾客每次购油量所对应的钱数并显示给顾客看；累计或一个班中的销售量，且能随时检查售油过程可控与输油量的变化值可动态显示等。另外要求仪器的结构单，体积小，操作简单方便。为此，该系统的功能要求有(1)预置每次顾客所需重量值并显示之
(2)计算每次顾客应付钱数，并显示提醒
(3)动态显示出称重过程输油量的变化
情况，以满足顾客的心理要求}
(4)累计当天或当班的包装或销售重量，以便进行生产或销售统计，提高管理水平；
(5)称重完毕，自动停机，无需人工干预
(6)接口电路功能齐全，以适应各种不同的应用场合。
该系统除了功能上应满足上述要求外，还考虑到使用时的各种不同环境。在设计时对系统的可靠性和系统的适应范围也作了周密考虑，以保证系统在各种不同条件下的性能良好。
2．2系统硬件组成
为完成上述各种功能，该计量仪器在硬件部分采用目前被广泛使用的智能化单片机8031芯片为中央处理器，利用其智能来完成此仪器中的数据处理、计算、显示控制与其他控制等I计量信号由流量脉冲发生器输出，经相应电路处理后送8031计数器计数，外部程序存储器采用2764}键盘与显示接口电路采用常用的8279。系统硬件结构组成框图如图1所示。
3、系统工作原理
由系统组成原理框图可知，系统中的键盘是作为人机对话的操作部分，是为操作人员操作此系统而设计的。操作人员可用该键盘来完成各种不同的操作；系统在该键盘的控制下完成各种不同的任务。键盘由O～9十个数字键、一十小效点键、一个回车键与c至F四个功能键组成，键值码按自然的十六进制效设定。0～9十个数字键完成各种数据的预置(如单价、重量的预置等)．小数点键是根据销售部门的要求所设定的。c到F四个键被分别定义成各种不同的功能键，作为预置单价、预置重量以及累计等用．LED显示器用来显示各种数据；该显示器由八个LED共阴数码管组成，可同时显示两种不同类型的数据。系统工作时，操作员首先把当天食油
的价格按设计要求由键盘送到系统的内存中去，在时刻显示器的相应位就给出具体键值的显示。操作员观其值正确无误后按回车键，预置工作即告结束。系统识别出回车键就自动退出顼置状态，回到等待状态。在等待状态下，系统不停地对键盘进行扫描直到捕捉住下一个键值为止。当键盘有键按下时，键盘接口电路就将相应的键值编译出来送到与CPU接口的外部数据总线上，CPU取出键值，并进行识别。当识别出是某个功能键后就令系统进入相应的工作状态，同时显示出相应的键号。如果是数字键，系统只显示其数值而不改变工作状态。例如某时刻操作员所按的键是预置重量这个功能键，经CPU识别后，应立即在显示器的位上显示出A这一字符。同时系统就进入到预置重量的工作状态，等待下一步的数据输入。所以操作员在按下A键后，就可接着输入数据。当需要输送的重量送完后，再按回车键。这样CPU就知顼置工作完毕，立即转入到计算金额的工作过程中。在此过程中，CPU就把当前的重量值取出来与相应的单价值进行一次乘法运算，经过计算处理后，给出当前重量下的钱数。此时，顾客即可付款，然后系统就进入输油状态。输油过程又称之为称重过程。为了使用方便，并能应付在输油过程中突然中断等情况，该系统专门设置了启动与停止键。
只有在启动键按下后，系统才能输送出油。输油过程的动态显示是根据实际需要而设计的递减计数过程。计数量程可根据实际需要设定，具体由单片机内的计数器来实现。如果量程要求大，一个计数器的计数长度不够时，可利用软件与硬件的适当配合，即把8031的两．个计数器To和T进行所需的组合来满足要求。本系统采用了两个计数器串联的方法来完成计数，其中作为基本单位计数器，实现单位刻度计数与计量精度的调整，因此，本系统称之为两脉冲计数器。该计数器计满一次时输出的油量刚好为5O克或i00克。两脉冲的进位信号作为高位计数器的输入计数脉冲。这样所构成的计数器使整个计量量程可达五位数以上。两级计数器的计数初值分别由流量脉冲发生器的输出频率与实际输油量的比例关系以及顾客每次购买的油量来确定的。单位计数器的计数初值可根据其情况进行调整或自动调整。当实际使用的电机与油泵定下后，电机每转一圈，油泵的出油量就可以调整。如当前输送的油质密度不变，在某一温度范围内，前级计数器的计数初值就是一确定的常数。由于前级计数器的初值可以自动调整，摆脱了人工干预，所以克服了人为调整计量精度的问题，使该计量仪的可信度大大提高。
当计数器的初值确定后，只要电机一工作，油泵出油，计数器就开始计数。计数器计满规定的值后，系统就自动发出一个控制脉冲。例如在输油中，当输出的油量等于预置数时，该控制脉冲就触发一控制电机运转的控制电路，使电机自动停机，油泵停止泵油，系统也就自动地返回到初始等待状态，完成了一次输油过程。系统输油量的累加是由软件完成的。每当操作员完成一次预置后，系统就自动地将当前值与在此之前的累加值进行相加，然后放到相应的内存中保存起来。需要时，可按一下累加键，即可得到从开始到按累加键时为止的累加显示值。
4、系统应用软件设计
系统应用软件是一个计算机应用系统中不可缺少的部分。我们知道，当一个计算机应用系统的硬件资源确定后，如果要充分发挥该系统的作用，使系统很好地完成设计时所设定的各种工作任务，就要依靠软件的设计了。笔者在设计该系统的应用软件时，考虑到该仪器是作为一种普通的民用产品，而且操作使用者是普通售货人员，一般说来他们的文化素养与科学技术的水平都不是很高的，所以系统的操作使用就应尽量简单。这就要求系统的操作键不能过多，不能复杂，尽量避免多键单功能与一键多功能的使用设置。根据上述的实际要求，该系统的应用软件保证了应用时操作简单，对操作人员的要求不高，提示清晰明了；显示的数据清晰准确；任一时刻的累加值可随时检查；操作出错时，系统可灵活地修改特性。系统应用软件对键盘的各个键进行了定义，设置了预置单价、预置重量、累加检查等各个功能键。程序的结构编排采用了目前流行的结构方式，把完成各种不同功能的程序编成不同的程序块。为避免程序中语句的不必要重复，程序尽可能地编排公共子程序，使程序的结构简单，可读性好。
软件结构框图如图2所示。
5、系统中数码变换与数值计算
由于单片微机为一种初级的基本的计算机系统，在开发这类应用系统时，是不能直接进行开发而要借助于专门的开发工具。目前市场上出售的开发工具一般来说只能支持十六进制代码式的机器语言或汇编语言。我们知道，代码式的机器语言和汇编语言对数码变换、数值计算的能力远不及其他任何一种于数据处理的高级语言。近年来，由于单片机应用的发展，很多和科技工作者在编语言编程方面作了深入研究，并做了大量工作。针对各种不同的应用类型编制了很多适用子程序。这些子程序的适用性很强，有的略加修改就可用，但对数据处理中的数码变换、数值计算程序来说，就不能套用了，尤其是对于数码变换多、计算时又有小数的计算就更困难了。这种情况下，由于程序量大，篇幅长，程序中的循环多，且循环量大，就使得程序的可读性差，不利于阅读和对程序的检查，在程序的调试过程中，就显得很不方便。所以本应用程序避开了这些情况。在程序中，将数码采用表格的方法进行处理。表格法的特点是各种数据之间的关系是一一对应的，而且是十分清晰明确的。把各种数据之间的关系利用表格的方法将其编程，避免了多重循环和大循环，使程序的可读性提高了，方便了阅读分析和程序的调试．
程序中的数值计算采用了拆字分段计算的方法。我们知道，8031单片机为八位机，只能完成八位数的各种运算。对多于八位的两个二进制效，运算就不能直接进行。叉由于人们都惯于十进制数的辩认，故本系统数值的输入以及结果显示都采用十进制。参与运算的数大可达五位十进制数，即对应于二十位二进制数。系统的数据是由键盘输入的，系统经接口电路将其送给8031的内部。8031将每一位十进制数转换成相应的二进制数或十六进制数。二进制数与十六进制数有着特殊的对应关系，即一个八位二进制数就对应着一个二位的十六进制数，故十进制数也可变换成相应的十六进制数。在运算时可利用十六进制数进行，运算完成后再将其变换成十进制数。倒如，两个四位的十进制数进行运算时，可利用相应的两个十六进制数来完成。
这两个十六进制数在进行运算时，可把高八位与低八位分开，拆成两个八位的二进制数分别进行运算，后，按其运算准则将其合成正确的结果。这可使整个计算过程大大简化。
值得注意的是，在计算时，切莫忘了低位向高位的借位与进位位。
6、结束语
本文介绍的多功能、多用途智能流量积算仪可用于各种液体生产与销售的厂家和经营部门。如把它作为食油的销售仪器的话，则比目前市面上出售的售油机要优越得多。目前上市的售油机为1989年研制的产品，它由各种数字电路组成，键盘均为琴键，电路故障与机械故障都比较高l性能功能均较差，所以本文介绍的产品目前在国内居于地位。如果将它用到生产厂家的话，可使生产过程中的包装计量工序的自动化程度以正计量精度、生产管理水平大大提高。该仪器经调试运行证明，使用可靠性能稳定}计量准确度与精度达到计量部门颁发的各项指标。
