摘要：設計(jì)了電容式(shi)渦街流量(liàng)計
二次儀(yí)表的電路(lu)部分,其中(zhong)包括前置(zhì)放大電路(lu)、濾波電路(lu)、整🔆形💰電路(lu)組成的信(xin)号調理電(diàn)路，以MSP430F149單片(piàn)機🙇♀️爲核心(xin)的按鍵接(jiē)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(lu)的設計。實(shi)驗證明,該(gāi)🛀電路能夠(gòu)精确實現(xian)對電容式(shì)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(yī)種,它安裝(zhuang)簡單，維護(hù)方便,無需(xū)裝導壓管(guan)和固定支(zhi)架,可減少(shao)故障點。它(ta)廣泛用于(yu)管道中液(yè)體💔、氣體和(hé)蒸汽的測(cè)量,具有良(liang)好的通用(yòng)性和互換(huan)性，能滿足(zú)用戶不同(tong)的檢測要(yao)求🐆,因此研(yan)究電容式(shi)渦街流量(liang)計将具有(yǒu)極其重要(yào)的現實意(yi)義。設計了(le)電👣容式渦(wō)街流量計(jì)二次儀表(biao)電路，該電(diàn)路以MSP430F149單片(pian)機💃爲核心(xīn),設計了信(xìn)号調理電(dian)路,低功耗(hao)微處理器(qì)系統,二次(cì)儀表供電(dian)電📧路。該電(dian)路具有低(di)成本、低功(gōng)耗、高精度(dù)的特點,具(jù)有廣☀️闊的(de)市場應用(yong)前景。
1二次(cì)儀表電路(lu)的工作過(guo)程
電容式(shì)渦街流量(liàng)傳感器把(bǎ)檢測到的(de)渦街信号(hao)，經過信🔞号(hao)🌈調理電路(lù)處理後,送(song)到MSP430F149的P1.1口,利(lì)用該I/O口具(jù)有的定🌈時(shí)器A捕獲中(zhōng)斷功能，同(tong)時利用定(ding)時器B模塊(kuài),讀人捕獲(huo)📱的時間,獲(huò)得信号的(de)頻👣率,再根(gēn)據儀表參(can)數,可以計(ji)算出瞬時(shi)流量值、累(lèi)積流量值(zhí),送到指定(ding)的🙇🏻RAM數據緩(huǎn)沖區供LCD實(shi)時顯示。
2信(xìn)号調理電(diàn)路設計
環(huan)行電路輸(shu)出的信号(hào)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(dà)電路,該電(dian)路能抑制(zhi)零點漂移(yí)，電路如圖(tu)1(a)所示;傳感(gǎn)器得到的(de)信号夾雜(zá)着噪聲信(xìn)号,爲消除(chú)噪聲的幹(gàn)擾,設計濾(lü)波電路,該(gāi)電路采用(yòng)無限增益(yi)多路反饋(kuì)二階濾波(bo)電路,該電(dian)路過渡帶(dài)窄,能改📧善(shàn)渦街信号(hao)的🍉頻率特(te)性,濾波電(dian)路如圖1(b)所(suo)示;信号放(fàng)大濾波電(dian)路後,爲便(bian)于單片機(ji)計數,需要(yào)對信号進(jin)🔞行整形處(chu)理。整形電(diàn)路通過施(shi)密特觸發(fa)器電路産(chǎn)生方波信(xìn)号,電路如(rú)圖1(c)所示;通(tōng)過設置可(ke)調電位👣器(qi)R8的阻值,設(she)定門限電(dian)壓,将輸人(ren)信号轉換(huan)成脈沖💞信(xìn)号輸人單(dān)片機的P1.1端(duan)口。利用P1.1端(duan)口可以設(shè)置爲捕獲(huo)方式獲取(qǔ)流量信号(hao)頻率。
3低功(gong)耗微處理(li)器系統設(she)計
3.1鍵盤接(jiē)口電路
現(xian)場測量儀(yí)表在使用(yong)時,需要根(gēn)據不同管(guan)道直徑、流(liú)體介質、溫(wen)🔴度、氣壓、黏(nian)滞系數等(deng)改變或修(xiū)正相關🔞參(can)數,來計算(suàn)體積流量(liàng)或質量流(liu)量,所以儀(yí)表必須有(you)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(can)數值，鍵盤(pan)電路主要(yào)利用MSP430單片(pian)機的I0端口(kou)來進行設(shè)👈計。它的6組(zu)端口的每(měi)組8個IV0管腳(jiǎo)可以單獨(dú)設置成輸(shū)人💛或者輸(shu)出,且每個(gè)都可獨立(li)讀✂️寫。如🔴圖(tu)2所示爲鍵(jiàn)盤接口電(dian)路,，利用P2端(duan)口的每個(ge)管腳還可(ke)以單獨設(shè)置爲中斷(duan)或隻讀口(kǒu)分别與P2.0~P2.4依(yī)次連接。按(an)鍵功能分(fèn)别是返回(hui)鍵、右移鍵(jiàn)、增1鍵、左移(yi)鍵、修改鍵(jian)。當修改鍵(jiàn)有按鍵動(dong)作時觸發(fa)鍵盤中斷(duan),其它鍵按(àn)下不響應(yīng)中斷。當進(jin)人中斷後(hou)按下其它(tā)任意鍵🐪使(shǐ)得對應，P2口(kǒu)由100Q和1kn兩個(gè)電阻對3.3V分(fèn)壓爲高電(diàn)平3V,彈起鍵(jian)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(yòng)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(hang)❤️輸人⭐數據(jù)點陣式液(ye)晶,所占用(yòng)的單片機(ji)I/0口數量較(jiao)少,另外此(cǐ)📧液晶具有(you)👄低電壓供(gong)電方式,可(ke)選擇3.3Vce和5Vce的(de)電壓供電(diàn)。液晶内部(bu)采用PCD8544,設計(ji)爲48行84列的(de)圖形✊顯示(shì)，所有的顯(xian)示功能集(jí)成在🤞一塊(kuai)芯片上,包(bao)括LCD電💔壓及(jí)偏置電壓(ya)發生器，隻(zhī)🈲須很少外(wài)部元件且(qie)功耗小正(zhèng)常顯示時(shí)的工作電(diàn)流在200μA以下(xià),且具有掉(diao)電模🌈式。這(zhe)些特點非(fēi)常适合于(yú)電池供電(dian)的便攜式(shi)通信設備(bèi)和測試設(she)備中(3.4]。電路(lù)結構如圖(tú)3所♉示🐉,隻有(yǒu)2、3、4腳同單片(pian)機P4.0、P4.1、P4.2相連,使(shǐ)用内部振(zhen)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(zuo)用,它影響(xiang)掉電時屏(ping)幕上🧑🏾🤝🧑🏼信息(xi)消失速度(du)快慢,通常(cháng)選0.1μF~10μF。
4二次儀(yí)表供電電(diàn)路設計
MSP430系(xi)列單片機(ji)的工作電(dian)源--般是1.8V~3.6V,并(bìng)且功耗極(jí)低,電池電(dian)壓通🐉過W7805轉(zhuan)換成+5V電源(yuán)。如圖4所示(shi)，該芯片輸(shu)人5V,輸出電(diàn)壓爲3.3V,電流(liu)爲800mA,完全🈲能(neng)滿足大多(duō)數低功耗(hào)應用場合(he)的要求,也(yě)能滿足本(ben)系統的功(gōng)耗要求。
5結(jié)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(xìn)号調📞理電(dian)路、低功耗(hào)微處理器(qì)系統、二次(cì)儀👣表供🈲電(dian)電路組㊙️成(cheng)。實驗驗💋證(zheng)了該電路(lù)的正确性(xìng).和可靠性(xing),而且該電(diàn)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(yong)前景。
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