【摘要(yao)】我國水資(zi)源在總量(liàng)上是一個(ge)大國，而在(zai)人均占🚩有(yǒu)量上卻是(shì)一個名副(fu)其實的小(xiao)國。我國水(shuǐ)資源總量(liàng)約占世界(jiè)🛀🏻水資🔴源總(zǒng)量的6%。但是(shi)我國的人(rén)口數量太(tai)大，我國人(rén)均占有🈲量(liàng)隻有世界(jie)水平的1/4，是(shì)名副⛱️其實(shi)的水☔資源(yuán)貧乏國家(jiā)之一。因此(ci)，節約用水(shui)在我✔️國更(gèng)具有現🌈實(shi)意義。節約(yue)用水離不(bu)開流量檢(jiǎn)測技術的(de)支持，渦⛱️輪(lún)式的流量(liàng)測量技術(shù)精度高，可(kě)重複性好(hǎo)，且更适于(yú)對潔淨的(de)介質進行(hang)測量，廣泛(fan)應用于水(shui)流量測量(liàng)領域内。
0 引(yin)言
　　 流量計(ji) ，通常指用(yòng)于進行測(cè)量管道中(zhōng)的流體流(liu)量的一種(zhǒng)儀表。流量(liang)計量屬于(yu)計量科學(xue)技術的一(yī)個分支，也(ye)是其中一(yī)個不可或(huò)缺的組成(cheng)部分，因爲(wèi)它與國民(min)經濟、國防(fang)建設以及(jí)科學研究(jiū)密切聯系(xi)。在工業中(zhong)，流量計量(liàng)的作用至(zhi)關重要，因(yīn)爲準确的(de)流量計量(liang)與工業産(chan)品質量和(he)生産效率(lü)密切相關(guān)[1]。基于渦輪(lun)流量傳感(gǎn)器的水流(liu)量計設計(jì)，可實時顯(xiǎn)示水的瞬(shùn)時流量和(he)累積流量(liang)，通過對EEPROM中(zhong)參數的設(she)置可調整(zheng)系統測量(liàng)時的環境(jìng)參數，以适(shì)應各種不(bu)同條件下(xia)的水流量(liàng)測量。

1 流量計(jì)總體設計(jì)
　　流量計主(zhǔ)要由ARM微處(chu)理器，串口(kǒu)通信模塊(kuai)，數據存儲(chǔ)模塊，液晶(jing)顯示屏模(mo)塊以及按(an)鍵模塊組(zu)成。總體框(kuang)架如圖1所(suǒ)示。系統初(chu)始上電，等(děng)待用戶按(an)鍵選擇，讀(dú)寫EEPROM中的儀(yí)表系數，密(mi)度，線性修(xiū)正參數等(deng)具體參數(shù)👅，接收傳感(gan)器所傳入(rù)的脈沖并(bing)對其計數(shù)，内部進行(hang)數據處理(lǐ)計🔆算出脈(mo)沖的頻率(lü)，按照傳感(gǎn)器提供的(de)流量計算(suan)公式和參(can)數計算出(chū)瞬時流量(liàng)和累☂️計流(liu)🌍量并顯示(shì)✌️于LCD12864液晶顯(xiǎn)示屏上。
2? 流(liú)量計硬件(jian)設計
2.1? 微處(chù)理器最小(xiǎo)系統
　　采用(yòng)的微處理(li)器爲NXP公司(si)的M3系列LPC1766，它(ta)具有三級(ji)流水線和(he)哈佛結構(gòu)[2]，功耗低，性(xing)能高，并且(qiě)包含了衆(zhong)多外設。此(cǐ)外，M3内核還(hai)爲LPC1766提供了(le)一個能夠(gòu)降低中斷(duan)延時和實(shí)現高效處(chù)理中斷的(de)嵌套向量(liàng)中🤟斷處理(li)器。
2.2? 串口通(tong)信模塊
　　單(dān)片機串口(kǒu)爲TTL電平标(biao)準，即+5V和0V分(fen)别代表邏(luo)輯“1”和“0”。由于(yú)TTL和🥵RS232高低電(dian)平的邏輯(ji)和範圍不(bu)同，故這兩(liǎng)種标準串(chuàn)口之間的(de)連接首先(xiān)應💜進行電(dian)平轉換。采(cai)用sp3232芯片轉(zhuǎn)換LPC1766串口的(de)TTL電⛱️平與上(shang)💃🏻位機串口(kǒu)相連，進行(háng)RS232通信。TTL到🧡RS232電(dian)平轉換🌈電(diàn)路。注意💋，RS232電(diàn)平較高，接(jie)通瞬間可(ke)能會産💃生(shēng)非常高的(de)💜瞬時電湧(yong)，這個電湧(yong)電流可能(neng)會擊毀🧑🏾‍🤝‍🧑🏼SP3232，所(suo)以在使用(yong)這個芯片(pian)時應拔插(chā)之前進行(háng)斷電操作(zuo)，避免熱拔(ba)插。
2.3 數據存(cun)儲模塊
　　EEPROM主(zhu)要是用來(lái)存儲一些(xiē)與測量相(xiàng)關的參數(shù)和測量的(de)數據。所🐉選(xuǎn)的是串行(háng)EEPROM存儲芯片(piàn)93C66,大小512B，可配(pei)置成8位或(huò)者🚶16位結構(gòu)，它通過SPI總(zǒng)線👈和LPC1766相連(lian)，對流量測(cè)量參數進(jìn)行保存。當(dang)系統開始(shǐ)運行時，通(tong)過按鍵向(xiàng)存儲芯片(piàn)寫入相關(guan)的參數，從(cong)而保證流(liú)量測量結(jie)果的正确(què)。這些參數(shù)🈲與實際運(yun)行環境是(shi)相關，通過(guò)重新寫入(ru)相應參數(shu)❗以适應新(xīn)的運行環(huan)境。
2.4 LCD液晶顯(xiǎn)示模塊
　　顯(xiǎn)示模塊選(xuǎn)擇的是LCD12864,用(yòng)于實時顯(xian)示流量計(jì)所測量的(de)💞瞬時🔞流量(liàng)和累計流(liú)量。LCD12864是由128*64個(gè)液晶顯示(shi)點組成的(de)一🤩個128列*64行(háng)的🔞陣列，自(zì)帶中文字(zì)庫，既可以(yǐ)顯示字母(mǔ)也可🍓以顯(xian)示漢字及(jí)圖形。
3 流量(liang)計軟件設(shè)計
3.1 軟件設(she)計總流程(chéng)
　　軟件的總(zong)體設計主(zhǔ)要包括這(zhè)幾個方面(mian)：系統初始(shi)化程序👨‍❤️‍👨，LCD顯(xian)🔴示🌏程序，流(liú)量測量數(shu)據處理，數(shù)據存儲程(chéng)序以及基(ji)于modbus協議的(de)🛀🏻RS232串口通信(xìn)程序。如圖(tu)2所示。

　　系統初始(shǐ)化程序主(zhu)要用于微(wei)處理器各(ge)GPIO功能引腳(jiao)的選擇、系(xi)統時鍾配(pèi)置、中斷初(chū)始化及優(you)先級配置(zhì)以及LCD液晶(jīng)屏初始化(hua)🔞。微處㊙️理器(qi)LPC1766在modbus主從通(tōng)信協議中(zhong)處于從機(ji)地位♌，爲了(le)實現标準(zhǔn)的modbus協議，采(cai)用了移植(zhi)freemodbus源代碼的(de)方式。因此(ci)串口通信(xin)程序所做(zuo)的隻是根(gen)據LPC1766的芯片(piàn)手冊對串(chuàn)口通信方(fāng)式進行設(shè)置和開啓(qǐ)串口中斷(duàn)。按鍵程序(xu)主要作用(yòng)是爲了實(shi)現人機交(jiao)互功能，主(zhǔ)要用了四(sì)個按😄鍵，分(fèn)别用🛀于參(can)數設置時(shí)的确認，返(fǎn)回，增大和(hé)減小功能(néng)。
3.2 流量測量(liàng)程序
　　渦輪(lun)式流量傳(chuán)感器輸出(chū)脈沖信号(hào)的頻率與(yǔ)其流量大(dà)小相關，并(bing)在一般情(qing)況下，有f=Kqv
　　式(shì)中，K爲傳感(gǎn)器的儀表(biǎo)系數，并在(zài)其測量範(fan)圍内，對qv而(er)言，K相☎️當于(yu)一個常數(shù)，通常由流(liu)量儀表廠(chǎng)商經過多(duō)次🔞實驗💋測(cè)得💔并由提(ti)供給用戶(hù)直接使用(yong)。qv爲通過傳(chuán)感器流體(ti)的體積流(liú)量。由此可(kě)以看出，對(dui)于流量的(de)測量隻須(xu)要測量傳(chuan)感器輸出(chū)的脈沖數(shù)。脈沖信🔞号(hao)的采集采(cai)用兩個定(dìng)時器，一個(gè)用作計數(shù)模式用于(yú)對脈沖計(jì)數，另一個(gè)用作重複(fú)定時器，得(dé)到單位時(shi)間内的脈(mò)沖數🆚。單位(wèi)時間内的(de)脈🐪沖數乘(cheng)以儀表系(xi)數再乘以(yǐ)相應的👅補(bǔ)償系數，便(biàn)得到了瞬(shun)時流量。最(zuì)後，将瞬時(shí)流量累加(jia)到累積流(liú)量中，并在(zài)顯示屏🌈上(shang)顯示出來(lái)。此程序流(liú)程圖如圖(tu)3所示。

3.3 液(ye)晶屏顯示(shì)程序
　　該程(chéng)序主要用(yong)于實時更(gèng)新流量信(xìn)息，微處理(li)器與🈲上位(wei)機通🍓過🌂RS232接(jie)口以modbus協議(yì)進行通信(xin)。最後，該設(shè)計液🤞晶屏(píng)上所顯示(shì)的流🤩量信(xin)息與上位(wei)機軟件所(suǒ)顯示的數(shu)據如圖4所(suǒ)💔示。

4 總結
　　流(liú)量計量在(zai)國家生活(huo)的各種方(fang)面都有着(zhe)廣泛應🔴用(yòng)，從工✊業農(nong)🚶‍♀️業産品生(sheng)産到國防(fang)經濟和基(ji)礎設施建(jiàn)設、從科🌈學(xue)技術的理(lǐ)論研究到(dào)環境保護(hù)，從資源節(jie)約到與人(rén)民生活中(zhōng)用到的生(shēng)活資源的(de)計量，都有(you)着流量計(ji)量的參與(yǔ)。通過實㊙️現(xian)對水流量(liang)的檢測，可(ke)使人們進(jìn)一步提高(gao)水的利用(yòng)效率，從而(er)達到節❌約(yuē)用水的目(mù)的。

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