摘要：設計了電(diàn)容(róng)式渦街(jiē)流量計(jì)
二次儀(yí)表的(de)電(diàn)路部分,其中包括(kuò)前置(zhì)放大(dà)電路、濾波電路、整形電路組成的信号調(diào)理電路，以(yǐ)msp430f149單片(piàn)機爲核心(xīn)的按(àn)鍵接口(kǒu)電(diàn)路,lcd顯示接口(kǒu)電(diàn)路,以(yǐ)及(jí)該二次儀表供電電(diàn)路的(de)設(shè)計。實驗證(zhèng)明,該(gāi)電路能夠精确(què)實現(xiàn)對電(diàn)容式(shì)渦街(jiē)流量(liàng)信号(hào)的控制、處理功能。
電容式渦街(jiē)流量計是渦街(jiē)流量(liàng)計中最有發展(zhǎn)前途的一種,它安(ān)裝簡(jiǎn)單(dān)，維護方(fāng)便(biàn),無需(xū)裝導壓管(guǎn)和固(gù)定支架(jià),可(kě)減少故障點。它廣泛(fàn)用于(yú)管(guǎn)道中液(yè)體、氣體和(hé)蒸汽的測量,具(jù)有良好的(de)通(tōng)用性和(hé)互換(huàn)性，能滿足(zú)用戶不同的檢(jiǎn)測要求,因(yīn)此研(yán)究電(diàn)容式渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)将具有極其重要(yào)的現(xiàn)實意義。設計(jì)了(le)電容(róng)式(shì)渦(wō)街流量計二次(cì)儀表電路(lù)，該電路以(yǐ)msp430f149單片機爲(wèi)核心(xīn),設計(jì)了信号調(diào)理電路,低功耗(hào)微處理器系統(tǒng),二次儀表供電(diàn)電路(lù)。該電(diàn)路具(jù)有低成(chéng)本、低功(gōng)耗、高精度(dù)的特(tè)點,具有廣闊的(de)市場應用前景(jǐng)。
1二次(cì)儀表(biǎo)電路(lù)的工(gōng)作(zuò)過(guò)程
電(diàn)容式(shì)渦街(jiē)流量(liàng)傳感器(qì)把檢測(cè)到的渦街信号，經過(guò)信号調理(lǐ)電路(lù)處理後,送(sòng)到msp430f149的p1.1口,利用該(gāi)i/o口具有的定時(shí)器a捕(bǔ)獲中斷功(gōng)能，同時利用定(dìng)時器b模塊,讀(dú)人(rén)捕獲的(de)時間,獲得信(xìn)号(hào)的(de)頻率(lǜ),再根(gēn)據儀表參(cān)數,可(kě)以計算出(chū)瞬時流量值(zhí)、累積流量值,送到指定的ram數據緩(huǎn)沖區(qū)供(gòng)lcd實時顯(xiǎn)示。
2信号調(diào)理電(diàn)路設(shè)計
環行(háng)電路輸出的(de)信号(hào)低于(yú)毫(háo)伏(fú)級,需(xū)要對采集(jí)到的信(xìn)号進行放大(dà)處理。可以(yǐ)通過(guò)恒流源式雙人(rén)單出差動放大電路(lù),該電路能抑制零點(diǎn)漂移(yí)，電路如(rú)圖1(a)所示(shì);傳感器得(dé)到的(de)信号(hào)夾(jiá)雜着噪聲信号,爲消除噪聲的幹(gàn)擾,設(shè)計濾波電(diàn)路,該電路(lù)采用(yòng)無限(xiàn)增益多路反饋(kuì)二階濾波電路(lù),該電(diàn)路過渡帶(dài)窄,能(néng)改善渦街(jiē)信号的頻(pín)率特(tè)性,濾波電(diàn)路如(rú)圖1(b)所示(shì);信号放(fàng)大濾波電路後(hòu),爲便于單(dān)片機(jī)計數,需要對信(xìn)号進行(háng)整形處理。整(zhěng)形電路通過(guò)施密特(tè)觸發(fā)器電(diàn)路産生方(fāng)波信号,電(diàn)路如(rú)圖1(c)所示(shì);通過設置可調電位器r8的阻值,設(shè)定門(mén)限電壓,将輸人信号轉換成脈沖信号(hào)輸人單(dān)片機的(de)p1.1端口。利(lì)用p1.1端口可以設(shè)置爲捕獲方式(shì)獲取流量(liàng)信号(hào)頻率。
3低功耗微(wēi)處理(lǐ)器系統設計(jì)
3.1鍵盤接口電(diàn)路
現場測量儀表在(zài)使用時,需(xū)要根(gēn)據不同管(guǎn)道直(zhí)徑、流體介(jiè)質、溫(wēn)度、氣(qì)壓、黏(nián)滞系數(shù)等(děng)改變(biàn)或修正相(xiàng)關參(cān)數,來計算體積(jī)流量(liàng)或質(zhì)量流量,所以儀表必(bì)須有可以(yǐ)現場(chǎng)修正(zhèng)的鍵盤。設(shè)計采用(yòng)獨立式(shì)鍵盤(pán)來修改相關參(cān)數值，鍵盤電路(lù)主要利(lì)用(yòng)msp430單片機的i0端口(kǒu)來進行(háng)設計。它(tā)的6組(zǔ)端口的每組8個iv0管腳(jiǎo)可以(yǐ)單獨設置(zhì)成輸人或者(zhě)輸出,且(qiě)每個都可獨立(lì)讀寫(xiě)。如圖2所示(shì)爲(wèi)鍵盤接(jiē)口電路,，利用p2端(duān)口的(de)每個(gè)管腳(jiǎo)還可以單獨(dú)設置爲中斷或(huò)隻(zhī)讀口分别(bié)與p2.0~p2.4依次連(lián)接。按鍵(jiàn)功能(néng)分别是(shì)返回鍵、右(yòu)移鍵(jiàn)、增1鍵、左移(yí)鍵、修(xiū)改鍵。當修(xiū)改鍵有(yǒu)按鍵動(dòng)作時(shí)觸發鍵(jiàn)盤(pán)中斷(duàn),其它(tā)鍵按(àn)下不(bú)響(xiǎng)應中斷(duàn)。當進人中(zhōng)斷後按下(xià)其它任意(yì)鍵使得對(duì)應(yīng)，p2口(kǒu)由100q和1kn兩(liǎng)個電阻(zǔ)對3.3v分壓爲高電(diàn)平3v,彈(dàn)起鍵時對(duì)應p2口(kǒu)爲低(dī)電平(píng)0,以此(cǐ)作爲(wèi)鍵盤(pán)掃描判斷(duàn)。
3.2顯示電路
采用低功(gōng)耗點陣式字符(fú)液晶顯示器no-kia5110的(de)48x84,這是一-種串行(háng)輸人數據點陣式液晶(jīng),所(suǒ)占用(yòng)的單(dān)片機i/0口數(shù)量(liàng)較(jiào)少,另外此(cǐ)液晶具有低電(diàn)壓供電方(fāng)式,可(kě)選擇(zé)3.3vce和(hé)5vce的電壓(yā)供電。液晶(jīng)内部(bù)采用pcd8544,設(shè)計爲48行(háng)84列的圖(tú)形顯示，所有的(de)顯示功(gōng)能集成在(zài)一塊芯片上,包括lcd電(diàn)壓(yā)及偏置(zhì)電壓(yā)發生器，隻(zhī)須很少外部元(yuán)件且(qiě)功耗(hào)小(xiǎo)正常顯(xiǎn)示時(shí)的工作電流在200μa以下,且具(jù)有掉電模(mó)式。這(zhè)些特(tè)點非常适(shì)合于電(diàn)池供電(diàn)的便(biàn)攜式通信(xìn)設備(bèi)和測試設(shè)備中(3.4]。電路結構如圖3所示(shì),隻有2、3、4腳同單片機p4.0、p4.1、p4.2相(xiàng)連,使用(yòng)内(nèi)部振(zhèn)蕩器(qì)時令(lìng)6腳接(jiē)高電平,8引腳(jiǎo)所接電(diàn)容(róng)是起延(yán)時作(zuò)用(yòng),它影響掉電時屏幕上(shàng)信息消(xiāo)失(shī)速度(dù)快慢,通常選(xuǎn)0.1μf~10μf。
4二(èr)次儀表供(gòng)電電(diàn)路設(shè)計
msp430系列單(dān)片機的工作電(diàn)源--般是1.8v~3.6v,并且功(gōng)耗極低,電池(chí)電(diàn)壓通過w7805轉換成+5v電源。如圖4所示，該芯(xīn)片輸人5v,輸(shū)出電壓爲3.3v,電流(liú)爲800ma,完全能滿足(zú)大多(duō)數(shù)低(dī)功耗應用場合的要(yào)求,也(yě)能(néng)滿(mǎn)足本(běn)系統的功耗要(yào)求。
5結(jié)論
設(shè)計(jì)了電容式渦(wō)街流(liú)量計二次(cì)儀表(biǎo)的電(diàn)路,該電路(lù)由信(xìn)号調理電(diàn)路、低功耗微處(chù)理器(qì)系統、二次(cì)儀表(biǎo)供電電路組成(chéng)。實(shí)驗驗證(zhèng)了該電路的正(zhèng)确性.和可靠性(xìng),而且該(gāi)電路還(hái)具有結構簡單、價格低廉的優(yōu)點，具(jù)有廣(guǎng)闊的(de)市場(chǎng)應用前景(jǐng)。
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