摘要(yao)：設計(ji)了電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計 二(er)次儀(yi)表的(de)電路(lu)部分(fen),其中(zhong)包括(kuo)前置(zhi)放大(da)電路(lu)、濾波(bo)電🏃‍♀️路(lu)、整👣形(xing)電路(lu)組成(cheng)的信(xin)号調(diao)理電(dian)路，以(yi)MSP430F149單片(pian)機爲(wei)核🈲心(xin)的按(an)鍵🏃🏻‍♂️接(jie)口⛹🏻‍♀️電(dian)路,LCD顯(xian)示接(jie)口電(dian)路,以(yi)及該(gai)二次(ci)儀表(biao)📧供電(dian)電♌路(lu)的設(she)✍️計。實(shi)驗證(zheng)明,該(gai)電路(lu)能夠(gou)精确(que)實現(xian)對電(dian)容式(shi)渦👉街(jie)流量(liang)信🔴号(hao)的控(kong)制、處(chu)理功(gong)能。
　　電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計是(shi)渦街(jie)流量(liang)計中(zhong)最有(you)發展(zhan)前途(tu)的♍一(yi)種,它(ta)安裝(zhuang)簡單(dan)，維護(hu)方便(bian),無需(xu)裝導(dao)壓管(guan)和固(gu)定支(zhi)架,可(ke)減少(shao)故㊙️障(zhang)點。它(ta)廣泛(fan)用于(yu)管道(dao)中液(ye)體、氣(qi)體和(he)蒸汽(qi)的🎯測(ce)量,具(ju)有良(liang)好的(de)通用(yong)性和(he)互換(huan)性☂️，能(neng)滿足(zu)用🐪戶(hu)不同(tong)的🏃‍♀️檢(jian)測要(yao)求,因(yin)此研(yan)究電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)計将(jiang)具有(you)極其(qi)重要(yao)的現(xian)實意(yi)♌義。設(she)計了(le)電🌂容(rong)式渦(wo)街流(liu)量計(ji)二次(ci)儀表(biao)電路(lu)，該電(dian)路以(yi)MSP430F149單片(pian)機爲(wei)核心(xin),設計(ji)了信(xin)号調(diao)理電(dian)路,低(di)功🔴耗(hao)微處(chu)理器(qi)系統(tong),二次(ci)儀表(biao)供電(dian)電路(lu)。該電(dian)路具(ju)有低(di)🔞成本(ben)、低功(gong)耗、高(gao)精度(du)的💞特(te)點,具(ju)有廣(guang)闊的(de)市場(chang)應用(yong)前景(jing)。
1二次(ci)儀表(biao)電路(lu)的工(gong)作過(guo)程
　　電(dian)容式(shi)渦街(jie)流量(liang)傳感(gan)器把(ba)檢測(ce)到的(de)渦街(jie)信号(hao)，經過(guo)信号(hao)調理(li)電路(lu)處理(li)後,送(song)到MSP430F149的(de)P1.1口,利(li)用該(gai)I/O口具(ju)有🔴的(de)定時(shi)器A捕(bu)獲中(zhong)斷功(gong)能，同(tong)時利(li)用定(ding)時器(qi)B模塊(kuai),讀📧人(ren)捕獲(huo)🌈的時(shi)間,獲(huo)得信(xin)号的(de)頻率(lü),再根(gen)據儀(yi)表參(can)數,可(ke)以計(ji)算出(chu)瞬時(shi)流量(liang)值、累(lei)積流(liu)量值(zhi),送到(dao)指定(ding)的RAM數(shu)據緩(huan)沖區(qu)🐇供LCD實(shi)時顯(xian)示🔴。
2信(xin)号調(diao)理電(dian)路設(she)計
　　環(huan)行電(dian)路輸(shu)出的(de)信号(hao)低于(yu)毫伏(fu)級,需(xu)要對(dui)采集(ji)到的(de)👅信号(hao)進行(hang)放大(da)處理(li)。可以(yi)通過(guo)恒流(liu)源式(shi)雙人(ren)單出(chu)差動(dong)放大(da)電路(lu),該電(dian)路能(neng)抑制(zhi)零點(dian)漂移(yi)，電路(lu)如圖(tu)1(a)所示(shi)㊙️;傳感(gan)器得(de)到的(de)信号(hao)夾雜(za)着噪(zao)聲信(xin)号,爲(wei)消🔞除(chu)噪聲(sheng)的幹(gan)擾,設(she)計濾(lü)波電(dian)路,該(gai)電路(lu)采用(yong)無限(xian)增益(yi)多路(lu)反饋(kui)二階(jie)濾波(bo)電路(lu),該電(dian)路過(guo)😘渡帶(dai)窄,能(neng)改❓善(shan)渦街(jie)信号(hao)的頻(pin)率特(te)性,濾(lü)波電(dian)路如(ru)圖1(b)所(suo)示;信(xin)号放(fang)大濾(lü)波電(dian)路後(hou),爲便(bian)于單(dan)片機(ji)計數(shu),需要(yao)對信(xin)号進(jin)📞行整(zheng)形處(chu)理。整(zheng)形電(dian)路通(tong)過施(shi)密特(te)觸發(fa)器電(dian)路産(chan)生方(fang)波信(xin)号,電(dian)路如(ru)圖1(c)所(suo)示☂️;通(tong)過設(she)置可(ke)調電(dian)位🏒器(qi)R8的阻(zu)值,設(she)定門(men)🌈限電(dian)壓,将(jiang)輸人(ren)信号(hao)轉換(huan)成脈(mo)沖信(xin)号輸(shu)人單(dan)片機(ji)的P1.1端(duan)口。利(li)用P1.1端(duan)口可(ke)以設(she)置爲(wei)捕獲(huo)方式(shi)獲取(qu)流量(liang)信号(hao)頻率(lü)。
 
3低功(gong)耗微(wei)處理(li)器系(xi)統設(she)計
3.1鍵(jian)盤接(jie)口電(dian)路
　　現(xian)場測(ce)量儀(yi)表在(zai)使用(yong)時,需(xu)要根(gen)據不(bu)同管(guan)道直(zhi)徑💞、流(liu)體介(jie)質、溫(wen)度、氣(qi)壓、黏(nian)滞系(xi)數等(deng)改變(bian)或修(xiu)正相(xiang)關參(can)數,來(lai)計算(suan)體積(ji)流量(liang)或✍️質(zhi)量流(liu)量,所(suo)以儀(yi)表必(bi)須有(you)可以(yi)😄現場(chang)修正(zheng)的鍵(jian)🌂盤。設(she)計采(cai)用獨(du)立式(shi)鍵盤(pan)來修(xiu)改相(xiang)關參(can)數值(zhi)，鍵盤(pan)電路(lu)主要(yao)利用(yong)MSP430單片(pian)機的(de)I0端口(kou)來進(jin)行設(she)計。它(ta)的6組(zu)端口(kou)的每(mei)組8個(ge)IV0管腳(jiao)可以(yi)單獨(du)設置(zhi)成輸(shu)人🔴或(huo)者輸(shu)出,且(qie)每個(ge)都可(ke)獨立(li)讀🐆寫(xie)。如圖(tu)2所示(shi)爲🔱鍵(jian)盤接(jie)口電(dian)路,，利(li)用P2端(duan)口的(de)每個(ge)管腳(jiao)還💔可(ke)以單(dan)獨設(she)置爲(wei)中斷(duan)或隻(zhi)讀口(kou)分别(bie)📱與‼️P2.0~P2.4依(yi)次連(lian)接。按(an)鍵功(gong)能分(fen)别是(shi)返回(hui)鍵、右(you)移鍵(jian)、增1鍵(jian)、左移(yi)鍵👈、修(xiu)改鍵(jian)。當修(xiu)改鍵(jian)有按(an)鍵動(dong)作時(shi)觸發(fa)鍵盤(pan)中斷(duan),其它(ta)鍵按(an)下不(bu)響應(ying)中斷(duan)。當進(jin)人中(zhong)斷後(hou)按下(xia)其它(ta)任意(yi)鍵♈使(shi)得🙇‍♀️對(dui)應，P2口(kou)由100Q和(he)1kn兩個(ge)電阻(zu)對3.3V分(fen)壓爲(wei)高電(dian)平3V,彈(dan)起🔞鍵(jian)時對(dui)應P2口(kou)爲低(di)電平(ping)0,以此(ci)作爲(wei)鍵盤(pan)掃📐描(miao)判斷(duan)。
 
3.2顯示(shi)電路(lu)
　　采用(yong)低功(gong)耗點(dian)陣式(shi)字符(fu)液晶(jing)顯示(shi)器NO-KIA5110的(de)48x84,這是(shi)一-種(zhong)串🔞行(hang)輸人(ren)數據(ju)點陣(zhen)式液(ye)晶,所(suo)占用(yong)的單(dan)片機(ji)I/0口數(shu)量較(jiao)少,另(ling)外此(ci)液晶(jing)具有(you)💃🏻低電(dian)壓供(gong)電方(fang)式,可(ke)選擇(ze)💯3.3Vce和5Vce的(de)電壓(ya)供電(dian)。液晶(jing)内部(bu)采用(yong)PCD8544,設計(ji)爲48行(hang)84列的(de)圖形(xing)顯示(shi)，所有(you)🌍的顯(xian)示功(gong)能集(ji)成在(zai)一塊(kuai)芯片(pian)♋上,包(bao)括LCD電(dian)壓及(ji)偏置(zhi)電壓(ya)發生(sheng)器，隻(zhi)須很(hen)少外(wai)部元(yuan)件且(qie)功耗(hao)小正(zheng)常顯(xian)示時(shi)的工(gong)作電(dian)流在(zai)200μA以下(xia),且具(ju)有掉(diao)電模(mo)式。這(zhe)些特(te)點非(fei)常适(shi)合于(yu)電池(chi)供電(dian)的便(bian)攜式(shi)通信(xin)⁉️設備(bei)和測(ce)試設(she)備中(zhong)(3.4]。電路(lu)結構(gou)如圖(tu)3所示(shi),隻有(you)2、3、4腳同(tong)單片(pian)機P4.0、P4.1、P4.2相(xiang)🔞連,使(shi)用内(nei)部振(zhen)蕩器(qi)時令(ling)6腳接(jie)高電(dian)❗平,8引(yin)腳所(suo)接電(dian)容是(shi)起延(yan)時作(zuo)㊙️用,它(ta)影響(xiang)掉電(dian)時屏(ping)幕上(shang)信息(xi)消失(shi)速度(du)快慢(man),通常(chang)選0.1μF~10μF。
 
4二(er)次儀(yi)表供(gong)電電(dian)路設(she)計
　　MSP430系(xi)列單(dan)片機(ji)的工(gong)作電(dian)源--般(ban)是1.8V~3.6V,并(bing)且功(gong)耗極(ji)低,電(dian)池電(dian)壓通(tong)過W7805轉(zhuan)換成(cheng)+5V電源(yuan)。如圖(tu)4所示(shi)，該芯(xin)片輸(shu)人5V,輸(shu)出✔️電(dian)壓爲(wei)3.3V,電流(liu)爲800mA,完(wan)全能(neng)滿足(zu)大多(duo)數低(di)功耗(hao)應用(yong)場合(he)的要(yao)求,也(ye)能滿(man)足本(ben)系統(tong)的功(gong)耗要(yao)求。
 
5結(jie)論
　　設(she)計了(le)電容(rong)式渦(wo)街流(liu)量計(ji)二次(ci)儀表(biao)的電(dian)路,該(gai)電㊙️路(lu)由信(xin)号調(diao)理電(dian)路、低(di)功耗(hao)微處(chu)理器(qi)系統(tong)、二次(ci)儀表(biao)供電(dian)電🚶路(lu)組🌏成(cheng)。實💔驗(yan)驗證(zheng)了該(gai)電路(lu)的正(zheng)确性(xing).和可(ke)靠性(xing),而且(qie)該🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電(dian)路還(hai)具有(you)結構(gou)簡單(dan)、價格(ge)低廉(lian)的優(you)點，具(ju)有🏃廣(guang)闊的(de)市場(chang)應用(yong)前🏃景(jing)。

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