【摘要】我國(guo)水資源在(zai)總量上是(shi)一個大國(guo)，而在人均(jun)占有量上(shang)卻是一個(ge)名副其實(shi)的小國。我(wo)國水資源(yuan)總量約占(zhan)世界水資(zi)源總量的(de)6%。但是我國(guo)的人口數(shu)量太大，我(wo)國人⁉️均占(zhan)有量隻有(you)世界水平(ping)的1/4，是名副(fu)其實的水(shui)資源貧乏(fa)國家之一(yi)。因此，節約(yue)用水在我(wo)國更具有(you)現實意義(yi)。節約用水(shui)離不開流(liu)量檢測技(ji)👌術的支持(chi)，渦輪🔞式的(de)流量測量(liang)🔴技術精度(du)高，可重複(fu)性好，且更(geng)适于對潔(jie)淨的⭐介質(zhi)進行測量(liang)，廣泛應用(yong)于水流量(liang)測量領域(yu)🈲内。
0 引言
　　 流(liu)量計 ，通常(chang)指用于進(jin)行測量管(guan)道中的流(liu)體流量的(de)一種儀表(biao)。流量計量(liang)屬于計量(liang)科學技術(shu)的一個分(fen)支，也是其(qi)中一個不(bu)可或缺的(de)組成部分(fen)，因爲它與(yu)國民經濟(ji)、國防建設(she)以及科學(xue)研究密切(qie)聯系。在工(gong)業中，流量(liang)計量的作(zuo)用至關重(zhong)要，因爲準(zhun)确的流量(liang)計量與工(gong)業産品質(zhi)量和生産(chan)效率密切(qie)相關[1]。基于(yu)渦輪流量(liang)傳感器的(de)水流量計(ji)設計，可實(shi)時顯示水(shui)的瞬時流(liu)量和累積(ji)流量，通過(guo)對EEPROM中參數(shu)的設置可(ke)調整系統(tong)測量時的(de)環境參數(shu)，以适應各(ge)種不同條(tiao)件下的水(shui)流量測量(liang)。

1 流(liu)量計總體(ti)設計
　　流量(liang)計主要由(you)ARM微處理器(qi)，串口通信(xin)模塊，數據(ju)存儲模塊(kuai)👉，液晶顯🔴示(shi)屏模塊以(yi)及按鍵模(mo)塊組成。總(zong)體框架如(ru)圖1所示。系(xi)🌈統初始上(shang)電，等待用(yong)戶按鍵選(xuan)擇，讀寫EEPROM中(zhong)的儀表系(xi)數，密度，線(xian)性修正參(can)數等具體(ti)參數，接收(shou)傳感㊙️器所(suo)傳入的脈(mo)沖并對其(qi)計數，内部(bu)進行🍉數據(ju)處理計算(suan)出脈沖的(de)頻率，按照(zhao)傳感器提(ti)供的流量(liang)計算公🚶‍♀️式(shi)和參數計(ji)算出瞬時(shi)流量和累(lei)計流量并(bing)顯示于LCD12864液(ye)晶顯示屏(ping)上。
2? 流量計(ji)硬件設計(ji)
2.1? 微處理器(qi)最小系統(tong)
　　采用的微(wei)處理器爲(wei)NXP公司的M3系(xi)列LPC1766，它具有(you)三級流水(shui)線和哈佛(fo)結構[2]，功耗(hao)低，性能高(gao)，并且包含(han)了衆多外(wai)設。此外，M3内(nei)核還🐕爲LPC1766提(ti)供了🤩一個(ge)能夠降低(di)中斷延時(shi)🔴和實現🚶‍♀️高(gao)效處理中(zhong)斷的嵌套(tao)向量中斷(duan)處理器。
2.2? 串(chuan)口通信模(mo)塊
　　單片機(ji)串口爲TTL電(dian)平标準，即(ji)+5V和0V分别代(dai)表邏輯“1”和(he)“0”。由🌈于💃🏻TTL和RS232高(gao)🈚低電平的(de)邏輯和範(fan)圍不同，故(gu)這兩種标(biao)準串口之(zhi)間的連接(jie)首先應進(jin)行電平轉(zhuan)換。采用sp3232芯(xin)片轉換LPC1766串(chuan)口的TTL電平(ping)與上位機(ji)串口相連(lian)，進行RS232通信(xin)。TTL到RS232電平轉(zhuan)換電路。注(zhu)意，RS232電平較(jiao)高，接通瞬(shun)間可能會(hui)産生非常(chang)高的瞬時(shi)電湧，這個(ge)電湧電流(liu)可能會擊(ji)毀SP3232，所以在(zai)使用這個(ge)芯片時應(ying)拔🚶插之前(qian)進行斷電(dian)操作，避免(mian)熱拔插。
2.3 數(shu)據存儲模(mo)塊
　　EEPROM主要是(shi)用來存儲(chu)一些與測(ce)量相關的(de)參數和測(ce)量的數據(ju)。所✂️選📐的是(shi)串行EEPROM存儲(chu)芯片93C66,大小(xiao)512B，可配置成(cheng)8位或者16位(wei)結構，它通(tong)過SPI總線和(he)LPC1766相連，對流(liu)量測量參(can)數進行保(bao)♌存。當系✂️統(tong)開始運行(hang)時🍉，通過按(an)✔️鍵向存儲(chu)芯片寫入(ru)相關的參(can)數，從而保(bao)證流量測(ce)量🔴結果的(de)正🚩确。這些(xie)參數與實(shi)際運行環(huan)境是相關(guan)，通過重新(xin)寫入相應(ying)參數以适(shi)應新的運(yun)行環境。
2.4 LCD液(ye)晶顯示模(mo)塊
　　顯示模(mo)塊選擇的(de)是LCD12864,用于實(shi)時顯示流(liu)量計所測(ce)量的♻️瞬時(shi)流量💯和累(lei)計流量。LCD12864是(shi)由128*64個液晶(jing)顯示點組(zu)成的一個(ge)128列*64行的陣(zhen)列🈲，自帶中(zhong)文字庫，既(ji)可以顯示(shi)字母也可(ke)以顯示漢(han)字及圖形(xing)。
3 流量計軟(ruan)件設計
3.1 軟(ruan)件設計總(zong)流程
　　軟件(jian)的總體設(she)計主要包(bao)括這幾個(ge)方面：系統(tong)初始化程(cheng)序，LCD顯示程(cheng)序，流量測(ce)量數據處(chu)理，數據存(cun)儲程序以(yi)及基于modbus協(xie)議的RS232串口(kou)🐕通信程序(xu)。如圖2所示(shi)。

　　系統(tong)初始化程(cheng)序主要用(yong)于微處理(li)器各GPIO功能(neng)引腳的♌選(xuan)擇、系統時(shi)鍾配置、中(zhong)斷初始化(hua)及優先級(ji)配置♈以及(ji)LCD液晶👈屏初(chu)始化。微處(chu)理器LPC1766在modbus主(zhu)從通信協(xie)議中處于(yu)從機地位(wei)，爲了實現(xian)标準的modbus協(xie)議，采用了(le)移植freemodbus源代(dai)碼的方式(shi)。因此串口(kou)通信程序(xu)所做的隻(zhi)是根👄據LPC1766的(de)芯片手冊(ce)對串口通(tong)信方式進(jin)行💘設置和(he)開啓串口(kou)中斷。按鍵(jian)程序主要(yao)作用是爲(wei)了實現人(ren)機交互功(gong)能，主要用(yong)了四個按(an)☎️鍵，分别用(yong)于參數設(she)置時🏃‍♀️的确(que)認，返回，增(zeng)大和減小(xiao)功能。
3.2 流量(liang)測量程序(xu)
　　渦輪式流(liu)量傳感器(qi)輸出脈沖(chong)信号的頻(pin)率與其流(liu)量✍️大小相(xiang)關，并在一(yi)般情況下(xia)，有f=Kqv
　　式中，K爲(wei)傳感器的(de)儀表系數(shu)，并在其測(ce)量範圍内(nei)，對qv而☀️言，K相(xiang)當于一個(ge)常數，通常(chang)由流量儀(yi)表廠商經(jing)過多次實(shi)驗測得并(bing)由提供給(gei)用戶直接(jie)使用。qv爲通(tong)過傳感器(qi)流體的體(ti)積流量。由(you)此可以看(kan)出，對于流(liu)量的測量(liang)隻📧須要測(ce)量傳感器(qi)輸出的脈(mo)沖數。脈沖(chong)信号的采(cai)集采用兩(liang)個定時器(qi)，一個用作(zuo)計數模式(shi)用🧡于對脈(mo)沖計❓數，另(ling)一個用作(zuo)重複定時(shi)器，得到單(dan)位時間内(nei)的脈沖數(shu)。單位時間(jian)内的脈沖(chong)數乘以儀(yi)表系數再(zai)乘以相應(ying)的補償系(xi)數，便得到(dao)了瞬時流(liu)量。最後，将(jiang)瞬時流量(liang)累加👄到累(lei)積流量中(zhong)，并在顯🏃🏻‍♂️示(shi)屏上顯示(shi)出來。此程(cheng)序流程圖(tu)如圖3所示(shi)。

3.3 液晶屏(ping)顯示程序(xu)
　　該程序主(zhu)要用于實(shi)時更新流(liu)量信息，微(wei)處理器與(yu)上位機☔通(tong)⚽過💘RS232接口以(yi)modbus協議進行(hang)通信。最後(hou)，該設計液(ye)晶屏上所(suo)顯示的流(liu)量信息與(yu)上位機軟(ruan)件所顯示(shi)的數據如(ru)圖4所示。

4 總(zong)結
　　流量計(ji)量在國家(jia)生活的各(ge)種方面都(dou)有着廣泛(fan)應用，從工(gong)業農業産(chan)品生産到(dao)國防經濟(ji)和基礎設(she)施建設♍、從(cong)科學技術(shu)的理論研(yan)究到環境(jing)保護，從資(zi)源節約到(dao)與人民生(sheng)活中🈲用到(dao)的生活資(zi)源的計量(liang)，都有着流(liu)量計量的(de)參與。通過(guo)實現對水(shui)流量的檢(jian)測⛱️，可使人(ren)們進一步(bu)提高水的(de)利用效率(lü)，從而達到(dao)節約用水(shui)的目🌂的♻️。

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