寶德流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)與規(guī)格參數(shù)各有那些

    寶德流量計(jì)流量測(cè)試是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一, 為了提高流量測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度, 對(duì)電容式渦街流量測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了研究, 設(shè)計(jì)了電容式渦街流量測(cè)試系統(tǒng)的二次儀表硬件電路部分, 其中包括由前置放大電路、濾波電路、整形電路組成的信號(hào)調(diào)理電路、以功耗微處理器MSP430F149單片機(jī)為的按鍵接口電路、LCD顯示接口電路以及二次儀表供電電路。此外, 開發(fā)了電容式渦街流量測(cè)試系統(tǒng)的軟件部分, 包括監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、鍵盤中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)、液晶顯示子程序組成的人機(jī)界面程序設(shè)計(jì)、信號(hào)采集與處理程序設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明, 該電容式渦街流量信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)能夠地實(shí)現(xiàn)流量信號(hào)的測(cè)試與處理, 在農(nóng)業(yè)中有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

    電容式渦街流量計(jì)具有精度高、量程比較寬、線性度較好、壓力損失小、性能、測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)方便、適用于各種介質(zhì)等一系列, 在農(nóng)業(yè)的計(jì)量檢測(cè)中正在發(fā)揮越來(lái)越大的作用, 有著廣泛的應(yīng)用前景, 因此研究電容式渦街流量計(jì)將具有重要的意義[1,2,3,4]。

    寶德流量計(jì)灌溉用的電容式渦街流量測(cè)試系統(tǒng), 該系統(tǒng)的硬件電路包括信號(hào)處理電路、接口電路、供電電路, 軟件部分由主程序、鍵盤中斷服務(wù)子程序、液晶顯示子程序、信號(hào)采集與處理程序組成。測(cè)試結(jié)果表明, 該系統(tǒng)具有功耗、的特點(diǎn), 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

    1、硬件部分的設(shè)計(jì)：

    流量傳感器將檢測(cè)到的渦街信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理后傳送到單片機(jī), 讀入捕獲的時(shí)間, 獲得信號(hào)頻率, 再根據(jù)儀表參數(shù), 可以計(jì)算出瞬時(shí)流量值、累積流量值, 送到的RAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)供LCD實(shí)時(shí)顯示。

    1. 1、信號(hào)處理電路：

    環(huán)行電路輸出的信號(hào)于m V級(jí), 若直接采用此信號(hào), 則不能滿足單片機(jī)輸入信號(hào)要求, 因此須要對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行放大處理。具體電路是一個(gè)恒流源式雙入單出差動(dòng)放大電路, 這種電路對(duì)抑制零點(diǎn)漂移更為有利。傳感器得到的信號(hào)中往往夾雜著許多噪聲信號(hào), 為了盡可能消除噪聲的干擾以獲得頻率為 ω 的近似正弦波, 設(shè)計(jì)濾波電路采用的是無(wú)限增益多路反饋二階濾波電路, 該電路與其他有源二階的過(guò)渡帶相比變窄, 衰減斜率的值加大, 有助于改善 ω 附近的頻率特性。信號(hào)由上述放大濾波電路后, 得到的信號(hào)并不是的方波信號(hào), 為了便于單片機(jī)計(jì)數(shù), 需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形處理。在電路設(shè)計(jì)中采用施密特觸發(fā)器對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行整形, 整形電路通過(guò)施密特觸發(fā)器電路產(chǎn)生方波信號(hào)。電路中通過(guò)設(shè)置可調(diào)電位器的阻值, 可以設(shè)定門限電壓, 將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)輸入MSP430F149 單片機(jī)的P1. 1 端口, 利用P1. 1 端口可以設(shè)置為捕獲方式以獲取流量信號(hào)頻率。

    1. 2、鍵盤接口電路：

    采用獨(dú)立式鍵盤來(lái)修改流量測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)參數(shù)值, 利用MSP430 單片機(jī)的I/O端口來(lái)設(shè)計(jì)鍵盤電路。它的6 組端口的8 個(gè)I/O管腳都可以單獨(dú)設(shè)置成輸入和輸出, P2 端口可以單獨(dú)設(shè)置為中斷或只讀口分別與P2. 0 ~ P2. 4 連接。鍵盤由返回鍵、右移鍵、增1 鍵、左移鍵、修改鍵組成。當(dāng)修改鍵有按鍵動(dòng)作時(shí), 觸發(fā)鍵盤中斷, 其他按鍵不響應(yīng)中斷。當(dāng)進(jìn)入中斷后, 按下其他任意鍵使得對(duì)應(yīng)P2 口由100 Ω 和1 kΩ 2 個(gè)電阻對(duì)3. 3 V分壓為高電平3 V, 彈起鍵時(shí)對(duì)應(yīng)P2 口為電平0, 以此作為鍵盤掃描判斷。

    1. 3、顯示電路：

    采用功耗點(diǎn)陣式字符液晶顯示器NOKIA5110, 此液晶具有電壓供電方式, 可選擇3. 3Vcc和5Vcc的電壓供電。液晶內(nèi)部采用PCD8544, 設(shè)計(jì)為48 行84 列的圖形顯示, 所有的顯示功能集成在1 塊芯片上, 包括LCD電壓及偏置電壓發(fā)生器, 只需很少外部元件且功耗小, 正常顯示時(shí)的工作電流在200 μA以下, 且具有掉電模式。芯片的2、3、4 腳同單片機(jī)P4. 0、P4. 1、P4. 2 相連, 使用內(nèi)部振蕩器時(shí)令6 腳接高電平, 8引腳所接電容是起延時(shí)作用, 由于它影響掉電時(shí)屏幕上信息消失速度的快慢, 通常選0. 1 ~ 10. 0 μF。

    1. 4、電源電路：

    寶德流量計(jì)該單片機(jī)的工作電源一般是1. 8 ~ 3. 6 V, 并且功耗極, 電池電壓通過(guò)W7805 轉(zhuǎn)換成+ 5 V電源。該芯片輸入5 V, 輸出電壓為3. 3 V, 電流為800 m A, 能滿足大多數(shù)功耗應(yīng)用場(chǎng)合的要求。

    2、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)：

    系統(tǒng)的軟件包括主程序、各中斷服務(wù)子程序。系統(tǒng)開機(jī)后進(jìn)入初始化, 分別對(duì)MSP430 的看門狗和晶振、鍵盤I/O口中斷、定時(shí)器A和定時(shí)器B初始化。當(dāng)有中斷觸發(fā)時(shí), 由中斷服務(wù)子程序完成響應(yīng), 否則系統(tǒng)一直處于功耗模式的休眠狀態(tài)[5]。

    2. 1、鍵盤中斷服務(wù)子程序：

    寶德流量計(jì)鍵盤在系統(tǒng)中的作用是根據(jù)不同的情況對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改, 實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話, 本系統(tǒng)鍵盤中共采用5 個(gè)按鍵: key0: 返回鍵, key1: 右移鍵, key2: 增1 鍵, key3: 左移鍵, key4: 修改鍵。鍵盤中斷子程序流程見圖1, 由修改鍵觸發(fā)鍵盤中斷, 響應(yīng)中斷后, 系統(tǒng)關(guān)閉其他的所有中斷, 進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置界面。掃描鍵盤是否有鍵按下, 如有鍵按下, 查詢鍵碼; 如果是左移鍵, 光標(biāo)進(jìn)行左移操作; 如果是右移鍵, 光標(biāo)進(jìn)行右移操作; 如果是增加鍵, 當(dāng)前位進(jìn)行加1 操作; 如果是返回鍵, 保存修改參數(shù), 返回正常顯示頁(yè)面, 打開所有中斷, 中斷返回。