【摘要(yao)】我國水(shuǐ)資源在(zai)總量上(shang)是一個(ge)大國，而(er)在人均(jun1)占有💛量(liàng)上✊卻是(shi)一個名(ming)副其實(shi)的小國(guó)。我國水(shuǐ)資源🌂總(zǒng)量約占(zhan)世界水(shui)資💃源總(zong)量的6%。但(dàn)是我國(guo)的人口(kǒu)數量太(tài)大，我國(guo)人均占(zhàn)有🔞量隻(zhi)有世界(jie)水平的(de)1/4，是名副(fu)其實的(de)水資源(yuán)貧乏國(guó)家之一(yi)。因此，節(jiē)約⛱️用水(shui)在我✊國(guo)更具有(yǒu)現實意(yì)義。節約(yuē)用水離(lí)不開流(liú)量檢測(cè)技術的(de)支持，渦(wo)🥰輪式的(de)流量測(cè)量技術(shù)精度高(gāo)，可🥵重複(fu)性好，且(qie)更适于(yú)對潔淨(jing)的🍉介質(zhì)進行🔱測(cè)量，廣泛(fàn)應用于(yú)🔱水流量(liàng)測量領(ling)域内。
0 引(yin)言
　　 流量(liàng)計 ，通常(cháng)指用于(yu)進行測(cè)量管道(dao)中的流(liu)體流量(liang)的一種(zhong)儀表。流(liu)量計量(liàng)屬于計(jì)量科學(xue)技術的(de)一個分(fen)支，也是(shì)其中一(yī)個不可(kě)或缺的(de)組成部(bù)分，因爲(wèi)它與國(guo)民經濟(jì)、國防建(jian)設以及(ji)科學研(yán)究密切(qiē)聯系。在(zai)工業中(zhōng)，流量計(jì)量的作(zuo)用至關(guān)重要，因(yīn)爲準确(què)的流量(liang)計量與(yu)工業産(chan)品質量(liàng)和生産(chǎn)效率密(mi)切相關(guān)[1]。基于渦(wo)輪流量(liàng)傳感器(qi)的水流(liú)量計設(shè)計，可實(shi)時顯示(shi)水的瞬(shun)時流量(liang)和累積(ji)流量，通(tōng)過對EEPROM中(zhong)參數的(de)設置可(ke)調整系(xi)統測量(liang)時的環(huan)境參數(shù)，以适應(yīng)各種不(bu)同條件(jian)下的水(shui)流量測(cè)量。

1 流量計(ji)總體設(shè)計
　　流量(liàng)計主要(yao)由ARM微處(chù)理器，串(chuan)口通信(xin)模塊，數(shù)據存儲(chǔ)模🔴塊🐅，液(yè)晶🤩顯示(shi)屏模塊(kuai)以及按(an)鍵模塊(kuai)組成。總(zǒng)體框架(jià)如圖1所(suǒ)示。系統(tong)初始上(shang)電，等待(dài)用戶按(an)鍵選擇(ze)，讀寫EEPROM中(zhōng)的儀表(biǎo)系⭐數，密(mi)度，線性(xìng)修正參(cān)數等具(ju)體參數(shu)，接收傳(chuán)感器所(suo)傳入的(de)脈沖并(bing)對其計(ji)數📱，内部(bù)進行數(shu)據處理(lǐ)計算出(chu)脈沖的(de)♈頻率，按(an)照傳感(gan)器提供(gòng)的👣流量(liang)計算公(gong)式和參(cān)數計算(suan)出瞬時(shi)流量和(hé)累計流(liú)量并顯(xian)示于LCD12864液(ye)晶顯示(shi)屏上。
2? 流(liu)量計硬(ying)件設計(ji)
2.1? 微處理(li)器最小(xiǎo)系統
　　采(cǎi)用的微(wēi)處理器(qì)爲NXP公司(si)的M3系列(lie)LPC1766，它具有(you)三級流(liu)水線和(hé)哈佛結(jie)構[2]，功耗(hao)低，性能(neng)高，并且(qiě)包含了(le)衆多外(wài)設。此外(wai)，M3内核還(hai)爲LPC1766提供(gòng)了❗一個(gè)能夠降(jiàng)低中斷(duàn)延時和(he)實現高(gao)效處理(lǐ)中斷的(de)嵌套向(xiang)量中斷(duan)處理器(qì)。
2.2? 串口通(tong)信模塊(kuài)
　　單片機(jī)串口爲(wei)TTL電平标(biāo)準，即+5V和(hé)0V分别代(dai)表邏輯(jí)“1”和“0”。由于(yu)TTL和RS232高低(di)電✏️平的(de)邏輯和(he)範圍不(bú)同，故這(zhè)兩種标(biāo)準串口(kou)之間的(de)連接首(shou)先應進(jin)行電平(píng)轉換。采(cai)用sp3232芯片(pian)轉換LPC1766串(chuàn)口的TTL電(diàn)平與上(shang)位機串(chuàn)💰口相連(lián)，進行RS232通(tōng)信。TTL到🏃RS232電(diàn)平轉換(huan)電路。注(zhu)意，RS232電平(píng)較高，接(jiē)通瞬間(jiān)可能會(hui)産生非(fei)常高的(de)瞬時電(diàn)湧，這👉個(ge)電湧電(diàn)流可能(néng)會擊毀(hui)🐆SP3232，所以在(zai)使用這(zhè)個芯片(pian)時應拔(bá)插之前(qián)進行斷(duan)電操作(zuo)，避免熱(rè)拔插。
2.3 數(shu)據存儲(chǔ)模塊
　　EEPROM主(zhǔ)要是用(yong)來存儲(chǔ)一些與(yǔ)測量相(xiàng)關的參(cān)數和測(cè)量的數(shù)據。所選(xuan)的是串(chuan)行EEPROM存儲(chǔ)芯片93C66,大(da)小512B，可配(pèi)置成8位(wèi)或者16位(wèi)結構，它(tā)通過SPI總(zǒng)線和LPC1766相(xiang)連，對流(liu)量測量(liàng)參數進(jìn)行保♉存(cun)。當系統(tǒng)開始運(yun)行時，通(tōng)過按鍵(jian)向存儲(chu)芯片寫(xiě)入相關(guān)的參數(shù)🐇，從而保(bǎo)證流量(liang)測量結(jie)果的正(zheng)确。這些(xiē)參數與(yu)實際運(yun)行環境(jing)是相關(guan)，通過重(zhòng)新寫入(rù)相應參(cān)數以适(shi)應新的(de)運行環(huán)境。
2.4 LCD液晶(jīng)顯示模(mo)塊
　　顯示(shi)模塊選(xuan)擇的是(shì)LCD12864,用于實(shí)時顯示(shì)流量計(jì)所測量(liàng)的瞬時(shí)流量❤️和(he)累計流(liu)量。LCD12864是由(you)128*64個液晶(jīng)顯示點(diǎn)組成的(de)一個128列(liè)*64行的陣(zhèn)列，自帶(dài)中文字(zì)庫，既可(ke)以顯示(shi)字🔴母也(yě)可以顯(xiǎn)示✊漢字(zi)及圖形(xing)。
3 流量計(jì)軟件設(she)計
3.1 軟件(jian)設計總(zǒng)流程
　　軟(ruǎn)件的總(zong)體設計(ji)主要包(bao)括這幾(jǐ)個方面(mian)：系統初(chu)始化程(cheng)序，LCD顯示(shì)程序，流(liú)量測量(liàng)數據處(chù)理，數據(ju)存儲程(chéng)序以及(jí)基于modbus協(xié)議的☂️RS232串(chuàn)口通信(xìn)程序。如(rú)圖2所示(shì)。

　　系統(tong)初始化(huà)程序主(zhu)要用于(yu)微處理(lǐ)器各GPIO功(gōng)能引腳(jiǎo)的選擇(ze)、系統🐇時(shí)鍾配置(zhì)、中斷初(chū)始化及(jí)優先級(jí)配置以(yǐ)及LCD液晶(jing)屏初始(shǐ)化。微處(chu)理器LPC1766在(zai)modbus主從通(tōng)信協議(yì)中處于(yu)從機地(di)位，爲了(le)實現标(biao)準的modbus協(xie)議，采用(yòng)了移植(zhí)freemodbus源代碼(ma)的方式(shi)。因此串(chuan)口通信(xin)程序所(suo)做的隻(zhī)是根據(jù)LPC1766的芯片(piàn)手💃🏻冊對(dui)串口通(tōng)🐇信方式(shi)進行❗設(shè)置和開(kāi)啓串口(kǒu)中斷。按(àn)💃鍵🌍程序(xu)主要作(zuò)用是爲(wèi)了實現(xiàn)人機交(jiāo)互功能(néng)，主要用(yong)了四個(gè)按鍵，分(fen)别用于(yú)參數設(shè)置時的(de)确認，返(fǎn)回，增大(da)和🌈減小(xiǎo)功能。
3.2 流(liu)量測量(liang)程序
　　渦(wō)輪式流(liu)量傳感(gǎn)器輸出(chu)脈沖信(xin)号的頻(pin)率與其(qi)流量大(da)小☎️相關(guān)💔，并在一(yī)般情況(kuàng)下，有f=Kqv
　　式(shì)中，K爲傳(chuán)感器的(de)儀表系(xì)數，并在(zài)其測量(liàng)範圍内(nei)，對qv而言(yan)，K相當于(yu)一個常(cháng)數，通常(chang)由流量(liang)儀表廠(chang)商經過(guo)多次⛱️實(shi)驗測得(dé)并由提(tí)供給用(yòng)戶直接(jiē)使用。qv爲(wei)通過🌂傳(chuan)感器流(liu)體的體(tǐ)積流量(liàng)。由此可(kě)以看出(chū)，對于流(liú)量🛀🏻的測(ce)量隻須(xū)要測量(liang)傳感器(qi)輸出的(de)脈沖數(shu)。脈沖信(xìn)🌂号的采(cǎi)集采用(yong)兩個定(dìng)時器，一(yī)個用作(zuò)計數模(mo)式用于(yu)對脈沖(chong)計數，另(lìng)一個用(yòng)作重複(fú)定時器(qì)，得到單(dān)位🌈時間(jiān)内的脈(mò)沖數。單(dan)位時間(jian)内的脈(mo)沖數乘(cheng)以儀表(biǎo)系㊙️數再(zài)乘以相(xiang)應的🆚補(bu)償系數(shù)，便得到(dào)了瞬時(shí)流量。最(zui)後，将瞬(shun)時流量(liàng)累加到(dao)累積流(liu)量中，并(bing)在顯示(shì)屏上顯(xiǎn)示出來(lái)。此程序(xu)流程圖(tú)如圖3所(suǒ)示。

3.3 液(ye)晶屏顯(xiǎn)示程序(xu)
　　該程序(xu)主要用(yòng)于實時(shi)更新流(liu)量信息(xi)，微處理(lǐ)器與上(shang)位😘機通(tong)過RS232接口(kou)以modbus協議(yì)進行通(tōng)信。最後(hou)，該設計(jì)液晶屏(ping)上所顯(xian)示的流(liú)量信息(xī)與上位(wei)機軟件(jian)所顯示(shi)的數據(jù)如圖4所(suǒ)👈示。

4 總結(jié)
　　流量計(ji)量在國(guo)家生活(huo)的各種(zhong)方面都(dōu)有着廣(guǎng)泛應用(yòng)，從工🚶業(yè)農業産(chan)品生産(chan)到國防(fang)經濟和(hé)基礎設(shè)施建設(she)、從科學(xue)技術的(de)🐅理論研(yan)究到環(huan)境保護(hù)，從資源(yuan)節約到(dao)🧡與人民(min)生活中(zhōng)🌂用到的(de)生活資(zī)源的計(jì)量，都有(you)着流量(liàng)計量的(de)參與。通(tōng)過實現(xiàn)對水流(liu)量的檢(jiǎn)測，可使(shǐ)人們進(jin)一步提(tí)高水的(de)利用效(xiào)率，從而(ér)達到節(jie)🤩約用水(shui)的目的(de)👈。

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