摘要：設(she)計了電(dian)容式渦(wo)街流量(liang)計 二次(ci)儀表的(de)電路部(bu)分,其中(zhong)包括前(qian)置放大(da)電路、濾(lü)波電路(lu)、整形電(dian)路組成(cheng)的信号(hao)調理電(dian)路，以MSP430F149單(dan)片機爲(wei)核心的(de)按鍵接(jie)口電路(lu)🎯,LCD顯示接(jie)口電路(lu),以及該(gai)二次儀(yi)表供電(dian)電路的(de)設計。實(shi)驗🍉證明(ming),該💚電路(lu)能夠精(jing)确實現(xian)對⭕電容(rong)式渦街(jie)流量信(xin)㊙️号的控(kong)制、處理(li)功能。
　　電(dian)容式渦(wo)街流量(liang)計是渦(wo)街流量(liang)計中最(zui)有發展(zhan)前途🏃‍♀️的(de)一種🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,它(ta)安裝簡(jian)單，維護(hu)方便,無(wu)需裝導(dao)壓管和(he)🐉固定支(zhi)架,可減(jian)少故障(zhang)點。它廣(guang)泛用于(yu)管道中(zhong)液體、氣(qi)體和蒸(zheng)汽的測(ce)量,具有(you)良好的(de)通用♌性(xing)和互換(huan)性，能滿(man)足用戶(hu)不同的(de)檢測要(yao)求,因此(ci)研究電(dian)容式渦(wo)街流量(liang)計将具(ju)有極其(qi)重要的(de)現實意(yi)義。設計(ji)了電容(rong)式渦街(jie)流🛀量計(ji)二次儀(yi)表電路(lu)，該電路(lu)以MSP430F149單片(pian)機爲核(he)心,設計(ji)了信号(hao)調理電(dian)路,低功(gong)耗微處(chu)理器系(xi)統⭕,二次(ci)儀表供(gong)電電路(lu)。該電路(lu)具有低(di)成本、低(di)功耗、高(gao)精度的(de)特點,具(ju)有廣闊(kuo)的市場(chang)應用前(qian)景。
1二次(ci)儀表電(dian)路的工(gong)作過程(cheng)
　　電容式(shi)渦街流(liu)量傳感(gan)器把檢(jian)測到的(de)渦街信(xin)号，經過(guo)信号調(diao)理電路(lu)處理後(hou),送到MSP430F149的(de)P1.1口,利用(yong)該I/O口具(ju)有的定(ding)時器A捕(bu)獲中斷(duan)功能，同(tong)時利用(yong)定時器(qi)B模塊,讀(du)人捕獲(huo)的時間(jian),獲得信(xin)号的頻(pin)率,再根(gen)據儀表(biao)參數,可(ke)以計算(suan)出瞬時(shi)流量值(zhi)、累積☀️流(liu)量值,送(song)到指定(ding)的💜RAM數據(ju)緩沖區(qu)供LCD實時(shi)顯示。
2信(xin)号調理(li)電路設(she)計
　　環行(hang)電路輸(shu)出的信(xin)号低于(yu)毫伏級(ji),需要對(dui)采集到(dao)的信号(hao)進👣行放(fang)大處理(li)。可以通(tong)過恒流(liu)源式雙(shuang)人單出(chu)差動放(fang)大電🚩路(lu),該電路(lu)🔴能抑制(zhi)零點漂(piao)移，電路(lu)如圖1(a)所(suo)示;傳感(gan)器👉得到(dao)的信号(hao)夾雜着(zhe)噪✍️聲信(xin)号,爲消(xiao)除噪聲(sheng)的幹擾(rao),設計🐕濾(lü)波電路(lu),該電路(lu)采用無(wu)限增🚶益(yi)多路反(fan)饋二階(jie)濾波電(dian)🚩路,該電(dian)路過渡(du)帶窄,能(neng)改善渦(wo)街信号(hao)的✂️頻率(lü)特性,濾(lü)波電路(lu)如圖1(b)所(suo)示;信号(hao)放大濾(lü)波🍓電路(lu)後,爲便(bian)于單片(pian)機計🐉數(shu),需要對(dui)信号進(jin)行整形(xing)處理。整(zheng)形電路(lu)通過施(shi)密特觸(chu)發器電(dian)路産生(sheng)方波信(xin)号,電路(lu)如圖1(c)所(suo)示;通過(guo)設置可(ke)調✏️電位(wei)器R8的阻(zu)值,設定(ding)門🥵限電(dian)壓♊,将輸(shu)人信号(hao)轉換成(cheng)脈沖信(xin)号輸人(ren)單片機(ji)的P1.1端口(kou)。利用P1.1端(duan)口可以(yi)設置爲(wei)捕獲方(fang)式獲取(qu)流量信(xin)号頻率(lü)。
 
3低功耗(hao)微處理(li)器系統(tong)設計
3.1鍵(jian)盤接口(kou)電路
　　現(xian)場測量(liang)儀表在(zai)使用時(shi),需要根(gen)據不同(tong)管道直(zhi)徑、流體(ti)介🈲質、溫(wen)☎️度、氣壓(ya)、黏滞系(xi)數等改(gai)變或修(xiu)正相關(guan)參數,來(lai)計算體(ti)㊙️積流❓量(liang)或質量(liang)流量,所(suo)以儀表(biao)必須有(you)可以🍉現(xian)場修正(zheng)的鍵盤(pan)。設計采(cai)用獨🔞立(li)式鍵盤(pan)來🔱修改(gai)相關參(can)數值，鍵(jian)盤電路(lu)主要利(li)用MSP430單㊙️片(pian)機的I0端(duan)🔞口來進(jin)行設計(ji)。它的6組(zu)端口的(de)每組8個(ge)IV0管腳可(ke)以單獨(du)設置成(cheng)輸💜人或(huo)者輸出(chu),且每個(ge)都可獨(du)立讀寫(xie)。如❓圖2所(suo)示爲鍵(jian)盤接口(kou)電路,，利(li)用P2端口(kou)的每個(ge)管腳還(hai)可以單(dan)獨設置(zhi)爲中👨‍❤️‍👨斷(duan)或隻讀(du)口分别(bie)與P2.0~P2.4依次(ci)連接。按(an)鍵功能(neng)分别是(shi)返回鍵(jian)、右移鍵(jian)、增1鍵、左(zuo)移鍵、修(xiu)改鍵。當(dang)修改鍵(jian)有按鍵(jian)動作時(shi)觸發鍵(jian)盤中斷(duan),其它鍵(jian)按下不(bu)響應📧中(zhong)斷。當進(jin)人❓中斷(duan)後按下(xia)其它任(ren)意鍵使(shi)得對應(ying)，P2口由100Q和(he)1kn兩個電(dian)阻對🏃‍♀️3.3V分(fen)壓爲高(gao)電平3V,彈(dan)起鍵時(shi)對應📞P2口(kou)爲低電(dian)平0,以此(ci)作爲鍵(jian)盤掃描(miao)判斷。
 
3.2顯(xian)示電路(lu)
　　采用低(di)功耗點(dian)陣式字(zi)符液晶(jing)顯示器(qi)NO-KIA5110的48x84,這是(shi)一-種串(chuan)行輸人(ren)數據點(dian)陣式液(ye)晶,所占(zhan)用的單(dan)片機I/0口(kou)數量較(jiao)少,另外(wai)此液晶(jing)具有低(di)電壓供(gong)電方式(shi),可選擇(ze)3.3Vce和5Vce的電(dian)💘壓供電(dian)🔞。液晶内(nei)部采用(yong)PCD8544,設計爲(wei)48行84列的(de)圖形顯(xian)示，所有(you)的顯示(shi)功能集(ji)成在一(yi)塊芯片(pian)上,包括(kuo)LCD電壓及(ji)偏置電(dian)壓發生(sheng)器，隻須(xu)很少外(wai)部元件(jian)且功耗(hao)小正常(chang)顯示時(shi)的工作(zuo)電流在(zai)⛷️200μA以下,且(qie)具有掉(diao)電模式(shi)。這些特(te)點非常(chang)适合于(yu)電池供(gong)電的便(bian)攜式通(tong)信設備(bei)和測試(shi)設備中(zhong)(3.4]。電路結(jie)構如圖(tu)3所示,隻(zhi)有2、3、4腳同(tong)單片機(ji)P4.0、P4.1、P4.2相連,使(shi)用内部(bu)振蕩器(qi)時令6腳(jiao)接高電(dian)平,8引☂️腳(jiao)所接電(dian)容是起(qi)延時作(zuo)用,它影(ying)響掉電(dian)時屏幕(mu)上信息(xi)消失速(su)度快慢(man),通常選(xuan)0.1μF~10μF。
 
4二次儀(yi)表供電(dian)電路設(she)計
　　MSP430系列(lie)單片機(ji)的工作(zuo)電源--般(ban)是1.8V~3.6V,并且(qie)功耗極(ji)低,電池(chi)電壓🈲通(tong)過🏃W7805轉換(huan)成+5V電源(yuan)。如圖4所(suo)示，該芯(xin)片輸人(ren)5V,輸出電(dian)壓爲3.3V,電(dian)流爲800mA,完(wan)全能滿(man)💋足大多(duo)數低功(gong)耗應用(yong)場合的(de)要🧑🏽‍🤝‍🧑🏻求,也(ye)能滿足(zu)本♉系統(tong)的功耗(hao)要求。
 
5結(jie)論
　　設計(ji)了電容(rong)式渦街(jie)流量計(ji)二次儀(yi)表的電(dian)路,該電(dian)路由♍信(xin)号調理(li)電路、低(di)功耗微(wei)處理器(qi)系統、二(er)次儀表(biao)供電電(dian)路組成(cheng)。實驗驗(yan)證了該(gai)電路的(de)正确性(xing).和可靠(kao)性,而且(qie)該電路(lu)還🏒具有(you)結構簡(jian)單、價格(ge)低廉的(de)優點，具(ju)有廣闊(kuo)的市場(chang)應用前(qian)景。

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