【摘(zhāi)要】我國(guó)水資源在總(zǒng)量(liàng)上是一(yī)個大國，而在人(rén)均占有(yǒu)量(liàng)上卻(què)是一個名副其(qí)實的小國。我國(guó)水(shuǐ)資(zī)源總(zǒng)量約(yuē)占世(shì)界水資(zī)源(yuán)總量(liàng)的6%。但是我(wǒ)國的(de)人(rén)口數量太大，我國人均(jun1)占有(yǒu)量隻有世(shì)界水(shuǐ)平的1/4，是名(míng)副其實(shí)的(de)水資(zī)源貧乏國(guó)家之一。因(yīn)此，節約用水在我國(guó)更具(jù)有現實意義。節(jiē)約用水離不開(kāi)流量檢測技術的支持(chí)，渦輪式的流量測量技(jì)術精(jīng)度高，可重複性好，且更适(shì)于對潔(jié)淨的介(jiè)質進(jìn)行(háng)測量，廣(guǎng)泛應(yīng)用(yòng)于(yú)水流(liú)量測量領域(yù)内(nèi)。
0 引言
　　 流(liú)量計 ，通(tōng)常指用于進行(háng)測量(liàng)管道中的(de)流體(tǐ)流量的一(yī)種儀(yí)表(biǎo)。流(liú)量計(jì)量屬于計(jì)量科學技術(shù)的(de)一個(gè)分支(zhī)，也是其中(zhōng)一個(gè)不可或缺(quē)的組成(chéng)部分(fèn)，因(yīn)爲它與國(guó)民經(jīng)濟、國防建設以(yǐ)及科學研(yán)究密(mì)切聯系。在(zài)工業(yè)中，流量計(jì)量的作用(yòng)至關重要，因爲(wèi)準(zhǔn)确的流(liú)量計(jì)量與工業(yè)産品質量和生産效率密切相(xiàng)關[1]。基于渦輪流(liú)量傳(chuán)感(gǎn)器的水(shuǐ)流量計設計，可實(shí)時顯(xiǎn)示(shì)水的(de)瞬時流量(liàng)和累(lèi)積流量，通過對(duì)eeprom中參數的(de)設置(zhì)可調(diào)整系統測(cè)量時(shí)的(de)環境參(cān)數，以适應各種不同(tóng)條件下的水流量測(cè)量。

1 流量(liàng)計總體設計
　　流(liú)量計主(zhǔ)要由arm微(wēi)處理器，串(chuàn)口通信模(mó)塊，數據存(cún)儲模(mó)塊，液晶顯(xiǎn)示屏模(mó)塊以及(jí)按鍵模塊(kuài)組成(chéng)。總體框架(jià)如圖(tú)1所示。系統(tǒng)初始上電，等待用戶(hù)按鍵選擇，讀寫(xiě)eeprom中的(de)儀表系數，密度，線性(xìng)修正參數(shù)等具體參(cān)數，接收傳感器(qì)所傳入的脈沖(chòng)并對其計(jì)數，内部進行數據處理計算(suàn)出脈沖(chòng)的頻率，按照傳(chuán)感器提供(gòng)的流(liú)量計算公(gōng)式和(hé)參數(shù)計算出瞬(shùn)時流(liú)量和累計(jì)流量并顯示于(yú)lcd12864液晶顯示屏(píng)上(shàng)。
2? 流量計(jì)硬(yìng)件設計
2.1? 微處理器最小系統
　　采(cǎi)用的微處(chù)理器爲nxp公(gōng)司的m3系列lpc1766，它具有三(sān)級流水線(xiàn)和哈佛結(jié)構[2]，功(gōng)耗低(dī)，性能高，并(bìng)且包含(hán)了(le)衆多(duō)外設。此外，m3内核(hé)還爲lpc1766提供了一個能夠降低中(zhōng)斷延(yán)時和(hé)實現(xiàn)高(gāo)效處理(lǐ)中斷(duàn)的嵌(qiàn)套向(xiàng)量中斷處(chù)理器(qì)。
2.2? 串口(kǒu)通信模塊
　　單片機串(chuàn)口(kǒu)爲ttl電平标準(zhǔn)，即(jí)+5v和(hé)0v分别(bié)代表(biǎo)邏輯“1”和(hé)“0”。由(yóu)于ttl和rs232高低(dī)電平的邏(luó)輯(jí)和範圍(wéi)不同，故(gù)這(zhè)兩種标(biāo)準(zhǔn)串口(kǒu)之間(jiān)的連(lián)接首先應(yīng)進行電平(píng)轉換(huàn)。采用(yòng)sp3232芯片轉換lpc1766串口的ttl電平與(yǔ)上位(wèi)機串口相(xiàng)連，進(jìn)行(háng)rs232通信。ttl到(dào)rs232電平轉換電路(lù)。注意，rs232電平較高(gāo)，接通瞬間可能(néng)會産生非常高(gāo)的瞬(shùn)時電湧，這個電湧(yǒng)電流可(kě)能會(huì)擊毀sp3232，所以(yǐ)在使(shǐ)用這個芯(xīn)片時應拔(bá)插之(zhī)前進行斷電(diàn)操(cāo)作，避免(miǎn)熱(rè)拔插(chā)。
2.3 數據存(cún)儲模塊(kuài)
　　eeprom主要(yào)是用(yòng)來存(cún)儲一些與測量(liàng)相關的參(cān)數和(hé)測量(liàng)的數(shù)據。所(suǒ)選的是串(chuàn)行eeprom存(cún)儲芯(xīn)片93c66,大小512b，可(kě)配置成(chéng)8位(wèi)或者(zhě)16位結(jié)構，它通過(guò)spi總線和lpc1766相連，對流量測量參數進行保(bǎo)存(cún)。當系(xì)統開始運行時(shí)，通過(guò)按鍵(jiàn)向(xiàng)存(cún)儲芯片寫入相(xiàng)關的(de)參數，從而(ér)保證(zhèng)流(liú)量測量結果的正确。這些參數與(yǔ)實際(jì)運行環境(jìng)是相關，通(tōng)過重新寫(xiě)入相(xiàng)應參數以(yǐ)适應新的運行(háng)環境。
2.4 lcd液晶顯示模塊
　　顯示模塊(kuài)選擇的是lcd12864,用于(yú)實時顯(xiǎn)示流量(liàng)計所(suǒ)測量的瞬(shùn)時流量和(hé)累(lèi)計(jì)流量。lcd12864是由(yóu)128*64個液晶顯示點(diǎn)組成(chéng)的一(yī)個128列(liè)*64行的(de)陣列，自帶(dài)中文(wén)字庫，既可以顯(xiǎn)示字(zì)母也可以(yǐ)顯示漢字及圖形。
3 流(liú)量計(jì)軟件設計
3.1 軟件設計(jì)總流程
　　軟件的(de)總體設(shè)計主要(yào)包括這(zhè)幾個方(fāng)面：系(xì)統初始化(huà)程序(xù)，lcd顯(xiǎn)示程序(xù)，流量測量數據處理，數據(jù)存儲(chǔ)程序(xù)以及基于(yú)modbus協議(yì)的rs232串口通(tōng)信程(chéng)序。如(rú)圖2所(suǒ)示。

　　系(xì)統初始化程序(xù)主要用于微處(chù)理(lǐ)器各(gè)gpio功能引(yǐn)腳的選擇、系統(tǒng)時鍾(zhōng)配置、中斷(duàn)初始(shǐ)化(huà)及優先(xiān)級配(pèi)置(zhì)以(yǐ)及lcd液(yè)晶屏初始化。微(wēi)處理(lǐ)器lpc1766在(zài)modbus主從(cóng)通信協(xié)議(yì)中處(chù)于從機地位，爲(wèi)了實(shí)現标準的(de)modbus協議(yì)，采用了移(yí)植freemodbus源代碼(mǎ)的方式。因此串口通信程序(xù)所(suǒ)做的(de)隻是(shì)根據lpc1766的芯(xīn)片(piàn)手冊對(duì)串口通信方式(shì)進行(háng)設置和(hé)開(kāi)啓串口中(zhōng)斷(duàn)。按鍵程(chéng)序主要作用是(shì)爲了實現(xiàn)人機(jī)交互功(gōng)能(néng)，主要(yào)用了(le)四個(gè)按鍵(jiàn)，分别用于(yú)參數設置(zhì)時的(de)确認，返回，增大和減(jiǎn)小功(gōng)能。
3.2 流量測量程序(xù)
　　渦(wō)輪式流量傳感(gǎn)器輸出脈沖(chòng)信号的(de)頻率與其流量(liàng)大小(xiǎo)相關，并在一般(bān)情況下，有(yǒu)f=kqv
　　式中(zhōng)，k爲(wèi)傳(chuán)感器(qì)的儀表系數，并(bìng)在其測量範圍(wéi)内，對(duì)qv而言，k相當(dāng)于一個常(cháng)數，通(tōng)常由流量儀表(biǎo)廠商(shāng)經(jīng)過多次實驗測得(dé)并由(yóu)提供給用戶直(zhí)接使用。qv爲(wèi)通過(guò)傳感器(qì)流體的(de)體積流量。由此可以看(kàn)出，對于流量的測(cè)量(liàng)隻(zhī)須要測量傳感(gǎn)器輸(shū)出(chū)的脈沖(chòng)數。脈(mò)沖信(xìn)号的(de)采集采用(yòng)兩個(gè)定時器，一(yī)個用(yòng)作計數模(mó)式用(yòng)于對脈(mò)沖計數，另一個用作重(zhòng)複定時器(qì)，得到單位(wèi)時間内的(de)脈沖數。單(dān)位時間内的(de)脈沖數(shù)乘以(yǐ)儀表(biǎo)系數(shù)再乘以相應的(de)補償系數，便得到了瞬時流量(liàng)。最後，将(jiāng)瞬時流量累加到(dào)累積(jī)流量中，并在顯(xiǎn)示屏上顯(xiǎn)示(shì)出(chū)來。此程序(xù)流程圖如圖(tú)3所示。

3.3 液晶屏顯(xiǎn)示程序
　　該程序主要(yào)用于實時更新(xīn)流量(liàng)信息，微處(chù)理器與上(shàng)位機(jī)通過rs232接口以(yǐ)modbus協議進行(háng)通(tōng)信。最後，該(gāi)設計液晶屏上(shàng)所顯示的(de)流量(liàng)信息與上(shàng)位機軟件(jiàn)所顯(xiǎn)示的數據(jù)如圖4所示。

4 總結
　　流量(liàng)計量(liàng)在國家生(shēng)活的(de)各種(zhǒng)方面(miàn)都有着(zhe)廣泛應(yīng)用，從工業(yè)農業産品(pǐn)生(shēng)産到國(guó)防經(jīng)濟和(hé)基礎設(shè)施(shī)建設、從科(kē)學技術的理論研究到(dào)環境保(bǎo)護，從(cóng)資源節約(yuē)到與人民生活中用到(dào)的生活(huó)資源的計量，都(dōu)有着流量(liàng)計量的參與(yǔ)。通(tōng)過實現對水流(liú)量的(de)檢測(cè)，可使人們(men)進一步(bù)提高水(shuǐ)的利(lì)用效率，從(cóng)而達到(dào)節(jiē)約用水的(de)目的。

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