【摘要(yao)】我國水資(zi)源在總量(liang)上是一個(gè)大國，而在(zai)人均占有(you)量🌈上卻是(shì)一個名副(fu)其實的小(xiǎo)國。我國水(shuǐ)資源總量(liàng)約占♋世界(jiè)水資源總(zong)量的6%。但是(shì)我國的人(rén)口數量太(tài)大，我國人(rén)均占有量(liang)隻有世界(jiè)水平的1/4，是(shì)名副其實(shi)的水資源(yuan)貧乏國家(jia)之一。因此(cǐ)，節約用水(shuǐ)在我國更(gèng)具有現實(shi)意義。節約(yuē)用水離不(bu)開流量檢(jian)測技術的(de)支持，渦輪(lún)式的流量(liàng)測量技術(shù)精度高，可(ke)重複性好(hǎo)，且更适于(yú)對潔淨的(de)⛷️介質進行(hang)測量，廣泛(fan)應用于水(shuǐ)流量測量(liang)領域🔞内。
0 引(yǐn)言
　　 流量計(ji) ，通常指用(yong)于進行測(cè)量管道中(zhong)的流體流(liú)量的一種(zhong)儀表。流量(liàng)計量屬于(yú)計量科學(xué)技術的一(yi)個分支，也(ye)是其中一(yi)個不可或(huò)缺的組成(cheng)部分，因爲(wei)它與國民(mín)經濟、國防(fang)建設以及(ji)科學研究(jiū)密切聯系(xi)。在工業中(zhong)，流量計量(liang)的作用至(zhì)關重要，因(yin)爲準确的(de)流量計量(liàng)與工業産(chan)品質量和(he)生産效率(lǜ)密切相關(guan)[1]。基于渦輪(lún)流量傳感(gan)器的水流(liu)量計設計(jì)，可實時顯(xian)示水的瞬(shùn)時流量和(hé)累積流量(liang)，通過對EEPROM中(zhong)參數的設(she)置可調整(zheng)系統測量(liang)時的環境(jìng)參數，以适(shì)應各種不(bú)同條件下(xia)的水流量(liàng)測量。

1 流量計(jì)總體設計(ji)
　　流量計主(zhǔ)要由ARM微處(chu)理器，串口(kǒu)通信模塊(kuai)，數據存儲(chu)模塊，液❌晶(jing)顯示屏模(mó)塊以及按(àn)鍵模塊組(zu)成。總體框(kuang)💃架如圖1所(suo)示。系統初(chu)始上電，等(deng)待用戶按(an)鍵選擇，讀(du)寫EEPROM中的儀(yi)表系🤟數，密(mi)度，線性修(xiū)正參數🚩等(deng)具體參數(shu)，接收傳感(gan)器所傳入(rù)的脈沖并(bìng)對其計數(shu)，内部進行(hang)數據處理(li)計算出脈(mò)沖的頻率(lǜ)，按照傳感(gan)器提供的(de)🈲流量計算(suàn)公👈式和參(can)數計算出(chu)瞬時流量(liang)和累計流(liú)量并顯示(shi)于LCD12864液晶顯(xiǎn)示屏上。
2? 流(liu)量計硬件(jian)設計
2.1? 微處(chù)理器最小(xiǎo)系統
　　采用(yong)的微處理(li)器爲NXP公司(sī)的M3系列LPC1766，它(ta)具有三級(jí)流水線🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和(hé)哈佛結構(gou)[2]，功耗低，性(xing)能高，并且(qie)包含了衆(zhong)多外設。此(cǐ)外，M3内核還(hái)爲LPC1766提供了(le)一個能夠(gòu)降低中斷(duan)延時和實(shí)現高效處(chu)理中斷📐的(de)嵌套向量(liàng)中斷處理(li)器。
2.2? 串口通(tōng)信模塊
　　單(dān)片機串口(kou)爲TTL電平标(biao)準，即+5V和0V分(fèn)别代表邏(luo)輯“1”和“0”。由于(yú)TTL和RS232高低電(dian)平的邏輯(ji)和範圍不(bú)同，故這兩(liǎng)種标準串(chuan)口之間的(de)連接首先(xiān)應進行電(dian)平轉換。采(cǎi)用sp3232芯片轉(zhuan)換LPC1766串口的(de)TTL電平與上(shàng)位機串口(kou)相連，進行(hang)RS232通信。TTL到✨RS232電(diàn)平轉換㊙️電(dian)路。注意，RS232電(diàn)平較高，接(jie)通瞬間🛀可(kě)能會産生(shēng)非常高的(de)瞬時電湧(yǒng)，這個電湧(yǒng)電流可能(neng)會擊毀SP3232，所(suo)以在使用(yong)這個芯片(pian)時應拔插(chā)之前進行(háng)斷電操👅作(zuò)，避免熱拔(ba)插。
2.3 數據存(cun)儲模塊
　　EEPROM主(zhu)要是用來(lai)存儲一些(xie)與測量相(xiàng)關的參數(shù)和測量的(de)數據。所選(xuǎn)的是串行(hang)EEPROM存儲芯片(pian)93C66,大小512B，可配(pei)置成8位或(huò)者16位結❤️構(gòu)，它通過🌈SPI總(zǒng)線和LPC1766相連(lian)，對流量測(ce)量參數✂️進(jin)行保存。當(dāng)系統開始(shi)運行時，通(tong)過按鍵向(xiang)存儲芯⛹🏻‍♀️片(pian)寫入相關(guan)的參數，從(cóng)而保證流(liú)量測量結(jie)果的正确(que)。這些參數(shù)與實際運(yun)行環境是(shi)相關，通過(guo)重新寫⁉️入(ru)相應參數(shu)❓以🌈适應新(xīn)的運行🔞環(huan)境。
2.4 LCD液晶顯(xiǎn)示模塊
　　顯(xian)示模塊選(xuan)擇的是LCD12864,用(yong)于實時顯(xian)示流量計(jì)所測量的(de)瞬時流量(liang)和累計流(liu)量。LCD12864是由128*64個(gè)液晶顯示(shì)點組成的(de)一個128列*64行(háng)的🍓陣列，自(zi)帶中文字(zì)庫，既可以(yi)顯示字母(mu)也可以顯(xian)示漢字及(ji)🐆圖形。
3 流量(liàng)計軟件設(shè)計
3.1 軟件設(shè)計總流程(cheng)
　　軟件的總(zong)體設計主(zhu)要包括這(zhè)幾個方面(miàn)：系統初始(shi)化💰程🏃🏻‍♂️序，LCD顯(xiǎn)示程序，流(liú)量測量數(shù)據處理，數(shu)據存儲程(chéng)序以及基(jī)于modbus協議的(de)RS232串口🚶‍♀️通信(xin)程序。如圖(tu)2所示。

　　系統初始(shǐ)化程序主(zhu)要用于微(wēi)處理器各(gè)GPIO功能引腳(jiao)的選擇、系(xi)統時鍾配(pèi)置、中斷初(chu)始化及優(you)先級配置(zhì)以及LCD液晶(jīng)屏初✔️始化(hua)。微處理器(qì)LPC1766在modbus主從通(tong)信協議中(zhong)處于從機(jī)地位🌈，爲了(le)實現标準(zhǔn)🔞的modbus協議，采(cai)用了移植(zhi)freemodbus源代碼的(de)😘方式。因此(ci)串口通信(xìn)程序所做(zuo)的隻是根(gēn)㊙️據LPC1766的芯片(pian)手冊對串(chuan)口通信方(fāng)式進行設(she)置和開啓(qi)串口中斷(duàn)。按鍵程序(xù)主要作用(yòng)是爲了實(shi)現人機交(jiao)互功能，主(zhu)要用了⚽四(si)個按鍵，分(fen)别用于參(can)數設置時(shi)的💛确認，返(fan)回，增大和(he)🏃🏻減小功能(neng)。
3.2 流量測量(liàng)程序
　　渦輪(lun)式流量傳(chuan)感器輸出(chu)脈沖信号(hao)的頻率與(yǔ)其流🍉量大(da)小相💞關，并(bìng)在一般情(qing)況下，有f=Kqv
　　式(shì)中，K爲傳感(gǎn)器的儀表(biao)系數，并在(zai)其測量範(fàn)圍内，對qv而(ér)言，K相當于(yu)🛀一個常數(shù)，通常由流(liú)量儀表廠(chang)商經過多(duō)次實驗測(ce)得并由提(ti)供給用戶(hu)直接使用(yong)。qv爲通過傳(chuán)感器流體(ti)的體積流(liu)量。由此可(ke)以看出，對(duì)于流量的(de)測量隻須(xu)要測量傳(chuán)感器輸出(chū)的脈沖數(shù)。脈沖信号(hao)的采集采(cǎi)用兩個定(ding)時器，一個(ge)用作⭐計數(shù)模式用于(yú)對脈沖計(jì)數，另一個(gè)用作重複(fú)定時器，得(dé)到單位時(shi)間内的脈(mò)沖數。單位(wèi)時間内的(de)脈沖數乘(cheng)以儀表♊系(xi)數再乘以(yǐ)相應的🐅補(bǔ)償系數，便(biàn)得到🧑🏽‍🤝‍🧑🏻了瞬(shùn)時流量。最(zui)後，将瞬時(shi)流量累加(jia)🏃到累積流(liú)量中，并在(zai)顯💔示屏上(shang)顯示出來(lai)。此程序流(liu)程圖如圖(tu)3所示。

3.3 液(yè)晶屏顯示(shì)程序
　　該程(chéng)序主要用(yong)于實時更(geng)新流量信(xin)息，微處理(li)器與上位(wèi)機通🐇過RS232接(jiē)口以modbus協議(yi)進行通信(xin)。最後，該設(she)計液晶屏(ping)上所✨顯示(shi)的流量信(xin)息與上位(wei)機軟件所(suo)顯示的數(shù)據如圖4所(suo)示。

4 總結
　　流(liú)量計量在(zai)國家生活(huó)的各種方(fang)面都有着(zhe)廣泛應用(yong)，從工業農(nong)業産品生(shēng)産到國防(fáng)經濟和基(jī)礎設施建(jian)設、從科學(xue)技術的理(li)論研究到(dào)環境保護(hù)，從資源節(jie)約到與人(ren)民生活中(zhōng)用到的生(shēng)活資源的(de)計量，都有(yǒu)着流量計(ji)量的參與(yu)。通過實現(xiàn)對水流量(liang)的檢測🐆，可(ke)使人們進(jin)一步提高(gāo)水的利用(yong)效率，從而(er)達到節❗約(yue)用水的目(mù)的㊙️。

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