基于涡轮流量传感器的水流量计设计.pdf

ELECTRONICS WORLD?技术交流基于涡轮流量传感器的水流量计设计西安电子科技大学电子工程学院肖飞吕登锋乔九印摘要我国水资源在总量上是一个大国,而在人均占有量上却是一个名副其实的小国。我国水资源总量约占世界水资源总量的6%。但是我国的人数量太大,我国人均占有量只有世界水平的1/4,是名副其实的水资源贫乏国家之一因此,节约用水在我国更具有现实意义。节约用水离不开流量检測技术的支持,涡轮式的流量测量技术精确度高,可重复性好,且更适于对洁净的介质进行测量,广泛应用于水流量测量领域内。基于此,本文提出了基于涡轮流量传感器的水流量计设计【关键词)水资源;流量计;涡轮于ICD12864液晶显示屏上。0引言2流量计硬件设计流量计,通常指用于进行测量管道中的流体流量的种仪表。流量计量属于计量科学技术的一个分支,也2.1微处理器最小系统是其中一个不可或缺的组成部分,因为它与国民经济本设计中采用的微处理器为NXP公司的M3系列IPC1766,国防建设以及科学研究密切联系。在工业中,流量计量它具有三级流水线和哈佛结构即,功耗低,性能高,并且的作用至关重要,因为准确的流量计量与工业产品质量包含了众多外设。此外,M3内核还为PC1766提供了一个和生产效率密切相关。本设计主要是基于涡轮流量传能够降低中断延时和实现高效处理中断的嵌套向量中断感器的水流量计设计,可实时显示水的瞬时流量和累积处理器流量,通过对 EEPROM中参数的设置可调整系统测量时的2.2串口通信模块坏境参数,以适应各种不同条件下的水流量测量。单片机串口为TTL电平标准,即+5V和0V分別代表逻辑“1”和由于TT.和RS232高低电平的逻辑和范上位机围不同,故这两种标准串口之间的连接首先应进行电平RS232转换。本设计中采用sp3232芯片转换.PC1766串口的TT电平与上位机串口相连,进行RS232通信。TTL到RS23涡轮流量传感器LPC1766?LCD显示屏电平转换电路。注意,RS232电平较高,接通瞬间可能会产生非常高的瞬时电涌,这个电涌电流可能会击毁SP3232,所以在使用这个芯片时应拔插之前进行断电操按键作,避兔热拔插2.3数据存储模块图1系统总体框架EEPROM主要是用来存储一些与测量相关的参数和测量的数据。所选的是串行 EEPROM存储芯片93C66,大流量计总体设计小512B,可配置成8位或者16位结构,它通过SPT总线和LPC1766相连,对流量测量参数进行保存。当系统开始本文所设计的流量计主要由ARM微处理器,串口通信运行时,通过按键向存储芯片写入相关的参数,从而保模块,数据存储模块,液显示屏模块以及按键模块组证流量测量结果的正确。这些参数与实际运行环境是相成。总体框架如图1所示。系统初始上电,等待用户按键关,通过重新写入相应参数以适应新的运行坏境选择,读写PROM中的仪表系数,密度,线性修正参数2.4LCD液晶显示模块等具体参数,接收传感器所传入的脉冲并对其计数,内本设计的显示模块选择的是LCD12864,用于实时显部进行数据处理计算出脉冲的频率,按照传感器提供的示流量计所测量的瞬时流暈和累计流量。ICD12864是由流量计算公式和参数计算出瞬时流量和累计流量并显示128*64个液品显示点组成的一个128列*64行的陈列,自156。电子世界ELECTRONICS WORLD?技术交流带中文字库,既可以显示字母也可以显示汉字及图形。定时器及计数器初始化3流量计软件设计3.1软件设计总流程软件的总体设计主要包括这几个方面:系统初始化定时时问、否到?程序,LCD显示程序,流量测量数据处理,数据存储程序以及基于 modbus协议的RS232串口通信程序。这里首先介计值保行清零计数器和绍软件设计的总体流程图,如图2所示。定时器始取脉冲数计图3流量测量程序流程图算瞬时流量系统初始化3.3液晶屏显示程序该程序主要用于实时吏新流量信息,微处理器与上转化为累积流量读取93c66中的数据位机通过RS232接口以 modbus协议进行通信。最后,该设设置参数计液品屏上所显示的流量信息与上.位机软件所显示的数刷新液晶屏LCD显示据如图4所示。及通信是否有链2.536累积流量31525图2软件总流程图图4液晶屏及上位机软件显示系统初始化程序主要用于微处理器各GPIO功能引脚的选择、系统时钟配置、中断初始化及优先级配置以及4总结LCD液品屏初始化。微处理器LPC1766在 modbus主从通信协议中处于从机地位,为了实现标准的 modbus协议,采流量计量在国家生活的各种方面都有着广泛应用,用了移植 reemodhus源代码的方式。因此串口通信程序从工业农业声品生产到国防经济和基础设施建设、从科所做的只是根据LPC1766的芯片手册对串口通信方式进行学技术的理论研究到环境保抑,从资源节约到与人民生设置和开启串口中断。按键程序主要作用是为了实现人活中用到的生活资源的计量,都有着流量计量的参与机交互功能,本设计主要用了四个按键,分别用于参数本设计通过实现对水流量的检测,可使人们进一步提高设置时的确认,返回,增大和减小功能。水的利用效率,从而达到节约用水的目的。3.2流量测量程序涡轮式流暈传感器输出脉冲信号的频率与其流量大参考文献小相关,并在一般情况下,有f=Kqy赵明坤.流量计量的意义的分析.黑龙江科技信式中,K为传感器的仪表系数,并在其测量范围内,息,2008(26):20-20对q而言,K相当于一个常数,通常由流量仪表厂商经过李南安,朱文彬,梁芳芳,等.基于 Cortex-M3的云终多次实验测得并由提供给用户直接使用。q,为通过传感器端设计,电子世界,2014(23:6-6流体的体积流量。由此可以看出,对于流量的测量只须要测量传感器输出的脉冲数。脉冲信号的采集采用两个作者简介:定时器,一个用作计数模式用于对脉冲计数,另一个用肖飞(1990-),男,硕士,研究方向:嵌入式系统作重复定时器,得到单位时间内的脉冲数。单位时间内技术及应用的脉冲数乘以仪表系数再乘以相应的补偿系数,使得到了瞬时流量。最后,将瞬时流量累加到累积流量中,并在显示屏上显示出米。此程序流程图如图3所示。电子世界157