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涡轮流量计智能积算仪的设计薛珑
涡轮流量计智能积算仪的设计
Design of Intelligent Instrument for Turbine Flowmeter
(天津中德应用技术大学,天津300350
摘要]」涡轮流量计智能积算仪以MSP430单片机作为处理器,经过运算放大器对输入脉冲
进行整形滤波放大后輸入到单片机中,由单片机对输入脉冲进行相应的处理和运算并进行实
时流量的显示和数据信息的发送。系统电路采用24V和3.6V双电源设计,过HART通信
协议与上位机主杌进行通讯,从上位杌可以读取和置入参数
关键词]涡轮流量计;单片机;HART通信
中图分类号]TH861
[文献标识码
输出表示流量的人小,用户通过按键可置入仪表
引言
系数。通过合理科学的硬件设计以及软件编程
涡轮流量伎感器具有测量准确、测量范围宽、实现了涡轮流量计智能积算仪的多功能化和低功
技术成熟等优点,被广泛应用于工业生产中的流耗化
量测量涡轮流量计智能积算仪是用米处理和显
硬件设计
示渴轮流量传感器发送的脉冲信号,它能够把测
量的流速等信宜接显示并转化成数字信号远传。2.1电源供电系统
当前,涡轮流量佞器的測量精度已经能够达到
系统有冽个五不十扰的供电电路。一个是使
较高的水准,智能枳算仪部分也在逐步实现智能用3.6V电玉也池进行供电,另外一个是外接直流
化和信息化。轮流量仪表也需要添加智能信息24V电源供电。当系统不需要进行数据通讯并⊥
处理单元部分,使生产过程的监控和检测更加使不需要4~20mA模拟电流输出的时候,整个智能
走、高效和人性化
积算仪能够仅仅在3.6V电玉电池的供屯下持续T
作三年以上。反之,可以使用外接直流的24V电
1功能设计
源供电,通过AD421ド片进行电压转换,同时它
本文研究了涡轮流量计智能积算仪,系統以能够将数字信号十分精确的转换成相应的模拟电
德州仪器的MSP430F149单片机作为核心处理器,流信号,产生4~-20mA电流输出。电路理图如
能够通过液晶显示屏实时显示流速,使用基于可图1所
寻址远程传感器高速通道的开放通信协议进行数2.2通讯系统
据传输,系统断电时数据能够瞬保存,T作电
根据可寻址远程传感器高速通道的开放通信
压过低能够触发报警,采川4mA~20mA模拟电流协议,讯系统用AMI公司生产的A5191芯片完
万方数据
《仪器仪表与分析监测》2017年第2期
片机进行数据保存。用IMP809S实现电池电量不
足时的低电压的报警功能,跳変电压为2.93
当它的供电电压低于2.93V时,产生一个持续的
脉冲给单片机,单片机检测到后即可让低电压报
LATCH
警灯亮起。
LUORIN
AVCC3.3
图124V电压转换电路原理图
成HART通讯。HART通讯是一种基于FSK频移
鍵控技术的通讯方式,在模拟电流信号的基础上
R22
叠加不同的频率信号,用频率1200Hz代表数字
D7
“1”,频率2200Hz代表数字“0”。通讯方式外围
BLA
电路原理图如图2所示。
图3液晶屏幕显示电路
?
DVCC3 3
PE. 7/URXDL 2G LORD
IMI809R
P1 6/URXDI 24
PKD
TNRTS
INRESET
IVCC.
TESTI
OXTL
Pwweicut
TEST12
0DのミラるIXT
VDD 4
图4断电保护电路
图2HART通讯电路原理图
2.3显示系统
系统显示模块选用点阵式液晶DCG13232,
电路如图3所示。它能够显示各种汉字和图形,
能够选择工作在串行模式或者并行模式,内置了
ST7565R控制器,能够开启或者关闭蓝色背光。
BATTERY TEST
正常电压为3V-3.6V,无背光时它的T作电流为
图5低电压报警电路
140pA,打开背光后的工作电流为92mA
3程序设计
2.4断电保护及低电压报警系统
系统断电保护电路与低电压报警电路如图4.
系统主程序采用瀑布式结构化程序设计方
?5所示。选用了IMP809R实现系统断电之后的法,程序中主要的功能函数为初始化程序、实
数据保护功能,当电压低于2.63V,它能够产生时显示流量数据程序、通讯程序以及其他的
脉冲信号,并能短时间维持这个电压,让单些功能程序。
万方数据
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智能积算仪上电之后,对单片机的各个模块对所有前2s的收到的脉冲数进行处理,计算出瞬
进行初始化,其中包括系统时钟的配置,判断是时流量和累积流量并显示在液晶屏幕上。显示
否写入过仪表系数,看『门狗的设置,ROM存储器菜单默认显示实时的瞬时流量和累积流量,菜单
中数据的读取,用于液晶那示的10口的程序,按钏按下后切换到仪表系数植入界面,可以通过参
UART通讯模块的初始等。初始化完成后设置各数置入按钮改变仪表系数,这样能够使涡轮流量
个中断源,开启外部中断、通讯中断、定时器中计智能积算仪适用于不同的涡轮流量传感器
断等,屏蔽一切不需要的中断资源,设置单片机
HART通讯程序的计算机显示程序由VB语
内置的定时器,每间隔2s:生一次中断。主程序言编写,具人机交互界面如图8所示。每隔1s
设计流程图与程序初始化流程图见图6、图7
位机软件就会向下位机智能仪表请求一次数据
开始
接收到后立即刷新界面数据,通讯釆用串口方式
关闭看门狗
速率为1200bp。下位机涡轮流量计智能积算仪
各个模块初始化
的通讯山单片机的通用串行异步收发器完成,当
全局中断仙能
通讯口检测到线路上有对应的电平变化时,会进
看门狗定时器设为]s
入通讯中断程序,把接收到的数据进行存储,当
接收脉冲
数据传输完毕后,A5191芯片会产生一个脉冲
永冲处理
是单片机进入外部中断执行命令分析任务。图9
刷新显示流最
为智能积算仪的通讯程序流程图。
进入低功耗
图6主程序设计流程图
开始
吋钟配置初始化
是否写入过仪表参数
读出已写参数
写入獣认参数
液晶始化
图8上位机通讯界面
逦讯模块初始化
出通讯开始
电侠护初始化
本次传输完毕?
定时器初始化
数据处理
4-20mA电流输出初始化
结束
图7程序初始化流程图
地址正确一
完成初始化后程序进入主循环程序,进行涡轮
c<据校验正确
流量传感器的脉冲处理,经过和仪表系数的线性比
命解析
对,计算出当前的瞬时流量,并通过对时间的累
要数塒返回?
积。系统整体处理事件都是基于中断,在电池供电
返回数据
的情况下将电路的能耗降到最低水平。使用定时/比
较器对涡轮流量传感器传送的脉冲进行捕捉,使用
返
单片机内设置的定时器每间隔2s进行一次计数
图9智能积算仪通讯程序流程图
万方数括<