摘要：設計(ji)了電容式(shì)渦街流量(liàng)計
二次儀(yí)表的電路(lù)部分,其中(zhong)包括前置(zhi)放大電路(lù)、濾波電路(lu)、整形電路(lu)組成的信(xin)号調理電(dian)路，以MSP430F149單片(pian)機爲核心(xīn)的按鍵接(jie)口電路,LCD顯(xian)示接口電(diàn)路,以及該(gāi)二次儀表(biao)供電電路(lù)的設💰計。實(shi)驗🙇🏻證明,該(gai)電路能夠(gòu)精💞确實現(xian)對✨電容式(shi)渦街流量(liang)信号的控(kong)制、處理功(gong)能。
電容式(shi)渦街流量(liang)計是渦街(jiē)流量計中(zhong)最有發展(zhan)前途的一(yi)🚶♀️種,它安裝(zhuang)簡單，維護(hù)方便,無需(xū)裝導壓管(guǎn)和📐固定支(zhī)架,可減少(shǎo)故👅障點♌。它(tā)廣泛用于(yu)管道中液(yè)體、氣體和(he)蒸汽的🔞測(ce)量,具有良(liáng)好的通用(yong)性和互換(huan)性⚽，能滿足(zú)用戶不同(tong)的檢測要(yào)求,因此研(yan)究🆚電容式(shì)渦街流量(liàng)計将具有(yǒu)極其重👈要(yao)的現實意(yì)👣義。設計了(le)電✂️容式渦(wo)街流量計(jì)二次儀表(biǎo)電路，該電(dian)路以MSP430F149單😍片(piàn)機爲核心(xīn),設計了信(xin)号調理電(dian)路,低功耗(hào)微處理器(qì)系統🌈,二次(ci)儀表供電(dian)電路。該電(dian)路具有低(dī)成本、低功(gōng)耗✌️、高精度(du)的特點,具(jù)有廣闊的(de)市場應用(yong)前景。
1二次(ci)儀表電路(lù)的工作過(guò)程
電容式(shì)渦街流量(liang)傳感器把(bǎ)檢測到的(de)渦街信号(hào)，經過信号(hao)調理電路(lu)處理後,送(sòng)到MSP430F149的P1.1口,利(lì)用該I/O口具(ju)有的定時(shi)器A捕獲中(zhong)斷功能，同(tong)時利用定(ding)時器B模塊(kuài),讀人捕獲(huò)的時間,獲(huo)得信号的(de)頻率,再根(gēn)據儀表參(cān)數,可以計(jì)算出瞬時(shí)流量值、累(lèi)積流量值(zhí),送到指定(dìng)的👅RAM數據緩(huan)沖區供LCD實(shí)時顯示。
2信(xin)号調理電(dian)路設計
環(huan)行電路輸(shū)出的信号(hao)低于毫伏(fú)級,需要對(duì)采集到的(de)信号💁進行(háng)放大處理(lǐ)。可以通過(guo)恒流源式(shì)雙人單✊出(chū)差❤️動放㊙️大(da)電🔅路,該🍉電(dian)路㊙️能抑制(zhi)零點漂移(yi)，電路如圖(tú)1(a)所示;傳感(gǎn)器得到的(de)信号夾雜(za)着噪㊙️聲信(xin)号,爲消除(chú)噪聲的幹(gàn)擾,設計濾(lǜ)波電路,該(gai)電路采用(yong)無限增益(yi)多路反饋(kui)二階濾波(bō)電路,該電(dian)路過渡帶(dài)窄,能改善(shàn)渦街信号(hào)的頻率特(te)性,濾波電(diàn)路如圖1(b)所(suǒ)示;信号放(fang)大濾波電(diàn)路後,爲便(bian)于單片機(jī)計數,需要(yào)對信号進(jin)行整形處(chu)理。整形電(dian)路通過施(shi)密特觸發(fa)器電路⚽産(chǎn)生方波信(xin)号,電路如(rú)⛷️圖1(c)所示💛;通(tong)過設置可(kě)調電位器(qi)R8的阻值,設(shè)定門限電(diàn)壓,将輸人(rén)信号轉換(huàn)成脈沖信(xìn)号輸人單(dān)片機的P1.1端(duan)口。利用P1.1端(duān)口可以設(she)置爲捕👄獲(huo)方式獲取(qu)流量信号(hao)頻🌈率。
3低功(gong)耗微處理(lǐ)器系統設(she)計
3.1鍵盤接(jie)口電路
現(xiàn)場測量儀(yí)表在使用(yòng)時,需要根(gen)據不同管(guǎn)道直徑、流(liu)體介質、溫(wēn)度、氣壓、黏(nian)滞系數等(děng)改變或修(xiu)正相關👅參(cān)數,來計算(suan)體😄積流量(liàng)或🔆質量流(liú)量,所以儀(yi)表必須有(yǒu)可以現場(chang)修正的鍵(jiàn)盤。設計💁采(cai)用獨立式(shì)鍵盤來修(xiū)改相關📐參(cān)數值，鍵盤(pán)電路主要(yào)利用MSP430單🥰片(piàn)機的I0端口(kou)來進行設(shè)🌂計。它的6組(zu)端口的每(mei)組8個IV0管腳(jiao)可以單獨(du)設置成輸(shu)人或者輸(shū)出,且每🐕個(ge)都可獨立(li)讀寫。如圖(tú)2所示爲💃鍵(jiàn)盤接口電(dian)路,，利用P2端(duān)口的每個(ge)管腳還可(kě)以單獨設(she)置爲中斷(duàn)或隻讀口(kǒu)分别與P2.0~P2.4依(yī)次連接。按(àn)鍵功能分(fèn)别是返回(hui)🛀🏻鍵、右移鍵(jiàn)、增1鍵、左移(yí)鍵、修改📧鍵(jiàn)。當修改鍵(jian)有按鍵動(dòng)作時觸發(fā)鍵盤中✂️斷(duàn),其它鍵☀️按(an)下不響應(yīng)中斷。當進(jin)人中斷後(hòu)按下其它(tā)任意鍵🈲使(shǐ)得對應，P2口(kou)由100Q和1kn兩個(gè)電阻對3.3V分(fen)壓爲高電(dian)平3V,彈起🌈鍵(jiàn)時對應P2口(kǒu)爲低電平(ping)0,以此作爲(wèi)鍵盤掃🏃🏻♂️描(miáo)判斷。
3.2顯示(shi)電路
采用(yong)低功耗點(dian)陣式字符(fú)液晶顯示(shi)器NO-KIA5110的48x84,這是(shi)一-種串行(háng)♈輸人💞數💜據(ju)點陣式液(ye)晶,所占用(yong)的單片機(jī)I/0口數量較(jiào)少,另外此(ci)液晶具有(yǒu)🥵低電壓供(gòng)電方式,可(ke)選擇3.3Vce和5Vce的(de)電壓供電(diàn)。液晶内部(bù)采用🚩PCD8544,設計(jì)爲48行84列的(de)圖形顯示(shì)，所有的顯(xiǎn)示功能集(ji)成在一塊(kuai)芯片上,包(bao)括LCD電壓及(ji)偏置電壓(yā)發生器，隻(zhi)須很少外(wai)部元件且(qie)功耗🙇♀️小正(zheng)常顯示時(shí)的工作電(diàn)流在200μA以下(xia),且具有掉(diào)電模式。這(zhe)些特點非(fei)常适合于(yu)電池供電(dian)的便攜式(shì)通信設備(bei)和測試設(she)備中(3.4]。電路(lu)結構如圖(tu)3所示,隻有(you)2、3、4腳同單片(pian)機P4.0、P4.1、P4.2相連,使(shi)用内部振(zhèn)蕩器時令(ling)6腳接高電(diàn)平,8引腳所(suo)接電容是(shi)起延時作(zuò)用,它影響(xiǎng)掉電時屏(ping)幕上信息(xi)消失速💃🏻度(dù)快慢,通常(cháng)選✉️0.1μF~10μF。
4二次儀(yi)表供電電(diàn)路設計
MSP430系(xì)列單片機(ji)的工作電(dian)源--般是1.8V~3.6V,并(bing)且功耗極(jí)低,電池🈲電(dian)壓通過❌W7805轉(zhuǎn)換成+5V電源(yuan)。如圖4所示(shì)，該芯片輸(shū)人5V,輸出電(diàn)壓爲3.3V,電流(liu)爲800mA,完全能(néng)滿足大多(duo)數低功耗(hao)應用場合(hé)的要求,也(ye)能💚滿足本(ben)系統的功(gōng)耗要求。
5結(jie)論
設計了(le)電容式渦(wo)街流量計(jì)二次儀表(biǎo)的電路,該(gai)電路🐆由信(xin)号調理電(dian)路、低功耗(hào)微處理器(qì)系統、二次(ci)儀表供電(dian)電路組成(cheng)。實驗驗證(zhèng)了該電路(lù)的正确性(xìng).和可靠性(xing),而且該電(dian)路還具有(yǒu)結構簡單(dan)、價格低廉(lian)的優點，具(ju)有🎯廣闊的(de)市場應用(yòng)前景。
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