摘要：設計(ji)了電容式渦(wo)街流量計 二(er)次儀表的電(dian)路部分,其中(zhōng)包括前置放(fang)大電路、濾波(bō)🔴電路、整形電(dian)路組成的信(xin)号調理電路(lù)，以MSP430F149單片機爲(wei)核心的按鍵(jian)接口電路❗,LCD顯(xiǎn)示接口電路(lu),以及該二次(ci)儀表💔供電電(dian)路的設✏️計。實(shi)驗🈲證明,該電(dian)路能夠精确(que)實現對電容(róng)式渦街流量(liang)信号的控制(zhì)🥰、處理功能。
　　電(dian)容式渦街流(liú)量計是渦街(jie)流量計中最(zui)有發展前途(tú)的✊一種,它安(an)裝簡單，維護(hu)方便,無需裝(zhuang)導壓管和固(gu)定支架,可減(jian)🈚少故障點。它(ta)廣泛用于管(guǎn)道中液體💘、氣(qi)體和蒸汽的(de)🎯測量,具有良(liáng)好的通用性(xing)和互換性，能(néng)滿足用戶不(bú)同的檢測要(yào)求,因此研究(jiu)電容式渦街(jiē)流量計将具(ju)有極其重要(yào)的現實意🈲義(yi)。設計了電容(rong)式渦街流量(liang)計二次儀表(biao)電路，該電路(lù)以MSP430F149單片機爲(wèi)核心,設😍計了(le)信号調理電(diàn)路,低功耗微(wēi)處理器系🌍統(tǒng),二次儀表供(gòng)電電㊙️路。該電(dian)路具有低💛成(cheng)本、低功耗、高(gāo)精度的特點(dian),具有廣闊的(de)市場應用前(qian)景。
1二次儀表(biao)電路的工作(zuo)過程
　　電容式(shì)渦街流量傳(chuan)感器把檢測(cè)到的渦街信(xin)号，經過信号(hào)調🙇‍♀️理電路處(chu)理後,送到MSP430F149的(de)P1.1口,利用該I/O口(kǒu)具有💁的定時(shí)器A捕獲中斷(duàn)⁉️功能⭐，同時利(lì)用定時器B模(mó)塊,讀人捕獲(huo)的時間,獲得(dé)信号的頻率(lǜ),再根據儀表(biǎo)參數,可以計(jì)算出瞬時流(liu)量值、累積🌏流(liú)量值,送到指(zhǐ)定的RAM數據緩(huan)沖區供LCD實時(shí)顯示。
2信号調(diào)理電路設計(ji)
　　環行電路輸(shu)出的信号低(di)于毫伏級,需(xū)要對采集到(dao)的信🌈号進行(háng)放大處理。可(ke)以通過恒流(liú)源式雙人單(dan)出差動放🐅大(da)電路,該電路(lù)能抑制零點(dian)漂移，電路如(ru)圖1(a)所示;傳感(gan)器🌈得到的信(xìn)号夾雜着噪(zao)聲信号,爲消(xiao)除噪聲的幹(gàn)擾,設計♈濾波(bō)電路,該電路(lù)采用無限增(zeng)益多路反饋(kuì)二階濾波電(dian)🤟路,該電路過(guo)📧渡帶窄,能改(gai)善渦街信号(hao)的頻率特性(xing),濾波電路如(rú)圖1(b)所示;信号(hào)放大濾波電(diàn)路後,爲便于(yú)單片機計數(shù),需要對信号(hao)進行整形處(chu)理。整形電路(lu)通過施密特(tè)觸發器電路(lù)産生方波信(xìn)号,電路如圖(tú)1(c)所示;通過設(shè)置可調電位(wèi)器R8的阻值,設(shè)定門限電壓(ya),将輸人信号(hào)轉⛱️換成脈沖(chong)信号輸人單(dan)片機的P1.1端口(kou)。利用P1.1端口可(ke)以設置爲捕(bu)獲方式獲取(qǔ)流量信号頻(pín)率。
 
3低功耗微(wei)處理器系統(tǒng)設計
3.1鍵盤接(jie)口電路
　　現場(chǎng)測量儀表在(zài)使用時,需要(yào)根據不同管(guǎn)道直徑💚、流體(tǐ)介❌質🚶、溫度、氣(qì)壓、黏滞系數(shù)等改變或修(xiu)正相關參數(shu),來計算體積(ji)流量或質量(liang)流量,所以儀(yi)表必須有可(kě)以現場修正(zhèng)的鍵盤。設計(jì)采用獨立式(shì)鍵盤來👌修改(gǎi)相關參數值(zhí)，鍵盤電路主(zhǔ)要利用MSP430單片(piàn)機的I0端口來(lái)進行設計。它(ta)的6組端口的(de)每組8個IV0管腳(jiǎo)可以單獨設(she)置成輸人或(huò)者輸出,且每(mei)個都可獨立(li)讀寫。如圖2所(suǒ)示爲鍵盤接(jiē)口電路,，利用(yòng)P2端口的每個(gè)管腳還㊙️可以(yi)單獨設置爲(wei)中斷或隻讀(dú)口分别與P2.0~P2.4依(yī)次連接。按鍵(jiàn)功能分别是(shì)返回鍵、右移(yí)鍵、增1鍵、左移(yí)鍵、修改🔴鍵。當(dang)修改鍵有按(àn)鍵動作時觸(chù)發鍵盤中斷(duan),其它鍵㊙️按下(xia)不響應中斷(duan)。當進人中斷(duan)後按下其它(ta)任意鍵使得(de)對應，P2口由100Q和(hé)1kn兩個電🤞阻對(duì)3.3V分壓爲高電(diàn)平3V,彈起鍵時(shi)對應🌂P2口爲低(di)電平0,以此作(zuo)爲鍵盤掃描(miáo)判斷。
 
3.2顯示電(diàn)路
　　采用低功(gōng)耗點陣式字(zì)符液晶顯示(shi)器NO-KIA5110的48x84,這是一(yī)-種串行🐅輸人(rén)數據點陣式(shì)液晶,所占用(yong)的單片機I/0口(kou)數量較少,另(lìng)外此液晶具(jù)有低電壓供(gong)電方式,可選(xuǎn)擇3.3Vce和5Vce的電🙇‍♀️壓(ya)供電。液晶内(nei)🐅部采用PCD8544,設計(ji)爲48行84列的圖(tú)形🙇‍♀️顯示，所有(yǒu)的顯示功能(neng)集成在一塊(kuài)芯片上,包括(kuo)LCD電壓及偏置(zhì)電壓發生器(qi)，隻須很少外(wai)部🔴元件且功(gōng)耗💚小正常顯(xian)示🤩時的工作(zuo)電流在☔200μA以下(xia),且具有掉電(diàn)模式。這些特(tè)點非常适合(he)于電池供電(dian)的便攜式通(tong)信設⁉️備和測(cè)試設備中(3.4]。電(dian)路結構如圖(tu)3所示,隻有2、3、4腳(jiao)同單片機P4.0、P4.1、P4.2相(xiàng)連,使用内部(bu)振蕩器時令(lìng)6腳接高電平(ping),8引♈腳所接電(diàn)容是起🌂延時(shi)作用,它影響(xiang)掉電時屏幕(mù)上信息消失(shi)速度快慢,通(tong)常選0.1μF~10μF。
 
4二次儀(yí)表供電電路(lu)設計
　　MSP430系列單(dan)片機的工作(zuo)電源--般是1.8V~3.6V,并(bìng)且功耗極低(dī),電池電壓通(tong)過W7805轉換成+5V電(diàn)源。如圖4所示(shì)，該芯片輸人(ren)5V,輸出電壓爲(wei)3.3V,電流爲800mA,完全(quán)🙇‍♀️能滿足大多(duō)數低功耗應(ying)用場合的要(yào)求,也能💰滿足(zú)本系統的功(gong)耗要求。
 
5結論(lùn)
　　設計了電容(róng)式渦街流量(liang)計二次儀表(biao)的電路,該電(diàn)路由🔴信号🔞調(diào)👌理電路、低功(gong)耗微處理器(qi)系統、二次儀(yi)表供電電路(lù)組🔆成。實驗驗(yan)證了該電路(lu)的正确性.和(hé)可靠性,而且(qiě)該🈲電路還具(jù)有結構簡單(dan)⚽、價格低廉的(de)優點，具有廣(guǎng)闊的市♈場應(yīng)用前🛀景。

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