【摘要(yào)】我國水(shuǐ)資源在(zài)總量上(shàng)是一個(ge)大國，而(er)在人均(jun1)占🚶有量(liàng)上卻是(shi)一個名(ming)副其實(shi)的小國(guó)。我國水(shui)資源📐總(zǒng)量約占(zhan)世界水(shuǐ)資源總(zǒng)🙇‍♀️量的6%。但(dan)是我國(guó)的人口(kǒu)數量太(tài)大，我國(guo)人均占(zhàn)有量隻(zhi)有世界(jiè)水平的(de)1/4，是名副(fù)其實的(de)水資源(yuan)貧乏國(guó)家之一(yī)💃。因此，節(jie)約用水(shui)在我國(guo)更具有(you)現實意(yì)義。節約(yue)用水離(lí)不開✏️流(liú)量檢測(cè)技術的(de)支持，渦(wo)輪式的(de)流量測(ce)量技術(shù)精度高(gao)，可💔重複(fu)性好，且(qie)更适于(yú)對潔淨(jing)的介質(zhi)進行測(ce)量，廣泛(fàn)應用于(yu)☁️水流量(liang)測量領(lǐng)域🈲内。
0 引(yin)言
　　 流量(liàng)計 ，通常(cháng)指用于(yú)進行測(ce)量管道(dao)中的流(liú)體流量(liàng)的一種(zhǒng)儀表。流(liú)量計量(liàng)屬于計(ji)量科學(xué)技術的(de)一個分(fen)支，也是(shì)其中一(yī)個不可(kě)或缺的(de)組成部(bù)分，因爲(wèi)它與國(guó)民經濟(jì)、國防建(jian)設以及(ji)科學研(yan)究密切(qiē)聯系。在(zai)工業中(zhōng)，流量計(ji)量的作(zuò)用至關(guan)重要，因(yin)爲準确(què)的流量(liang)計量與(yǔ)工業産(chan)品質量(liàng)和生産(chǎn)效率密(mi)切相關(guan)[1]。基于渦(wo)輪流量(liang)傳感器(qì)的水流(liu)量計設(she)計，可實(shí)時顯示(shì)水的瞬(shun)時流量(liang)和累積(jī)流量，通(tōng)過對EEPROM中(zhong)參數的(de)設置可(kě)調整系(xi)統測量(liang)時的環(huán)境參數(shù)，以适應(yīng)各種不(bú)同條件(jiàn)下的水(shui)流量測(cè)量。

1 流量計(ji)總體設(shè)計
　　流量(liang)計主要(yao)由ARM微處(chu)理器，串(chuàn)口通信(xìn)模塊，數(shu)據存儲(chǔ)模塊🏃🏻‍♂️，液(yè)晶顯示(shì)屏模塊(kuai)以及按(àn)鍵模塊(kuài)組成。總(zǒng)體框架(jià)如圖1所(suǒ)示。系統(tong)初始上(shàng)電，等待(dai)用戶按(àn)鍵選擇(zé)，讀寫EEPROM中(zhōng)的🌏儀表(biao)系數，密(mì)度，線性(xing)修正參(can)數等具(jù)體參數(shù)，接收傳(chuán)感器所(suǒ)傳入的(de)脈沖并(bìng)對其計(jì)數，内部(bù)進行數(shu)據處理(lǐ)計算出(chu)脈沖的(de)頻率，按(an)照傳感(gǎn)器提供(gong)的流量(liang)計算公(gōng)式㊙️和參(can)數計算(suan)出🔴瞬時(shí)流量和(hé)累🔞計流(liu)量并顯(xiǎn)示于LCD12864液(yè)晶顯示(shi)屏上。
2? 流(liu)量計硬(ying)件設計(jì)
2.1? 微處理(li)器最小(xiǎo)系統
　　采(cai)用的微(wēi)處理器(qi)爲NXP公司(sī)的M3系列(liè)LPC1766，它具有(you)三級流(liú)水線和(hé)哈佛結(jié)構[2]，功耗(hao)低，性能(néng)高，并且(qiě)包含了(le)衆多外(wai)設。此外(wài)，M3内核還(hái)🔴爲LPC1766提㊙️供(gòng)了一個(ge)能夠降(jiàng)低中斷(duan)延時和(he)實現高(gao)效處理(lǐ)中斷的(de)嵌套✉️向(xiang)量中斷(duàn)處理器(qi)。
2.2? 串口通(tong)信模塊(kuài)
　　單片機(ji)串口爲(wei)TTL電平标(biao)準，即+5V和(he)0V分别代(dai)表邏輯(ji)“1”和“0”。由于(yú)TTL和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻RS232高低(dī)電👨‍❤️‍👨平的(de)邏輯和(he)範圍不(bu)同，故這(zhè)兩種标(biao)準串口(kǒu)之間的(de)連接首(shou)先應🐕進(jin)行電平(píng)轉換。采(cǎi)用sp3232芯片(pian)轉換LPC1766串(chuàn)口的TTL電(dian)平與上(shàng)‼️位機串(chuàn)🚩口相連(lian)🔆，進行RS232通(tong)信。TTL到RS232電(dian)平轉換(huàn)電路。注(zhu)意，RS232電平(píng)較高，接(jiē)通瞬間(jiān)可能會(huì)産生非(fei)常高的(de)♍瞬時電(diàn)湧，這個(ge)電湧電(dian)流可能(néng)會擊毀(huì)SP3232，所以在(zài)使用這(zhè)個芯片(pian)時應拔(ba)❄️插之前(qian)進行斷(duan)電操作(zuo)，避免熱(re)🤩拔插。
2.3 數(shù)據存儲(chu)模塊
　　EEPROM主(zhǔ)要是用(yòng)來存儲(chu)一些與(yu)測量相(xiang)關的參(can)數和測(ce)量的數(shù)據。所⁉️選(xuan)的是串(chuàn)行EEPROM存儲(chǔ)芯片93C66,大(dà)小512B，可配(pei)置成8位(wei)✊或者16位(wèi)結構，它(ta)通過⛱️SPI總(zong)線和LPC1766相(xiang)連，對流(liú)量測量(liang)參數進(jin)行保存(cun)。當系統(tong)開始🔞運(yùn)行時，通(tong)過按鍵(jiàn)向存儲(chǔ)芯片寫(xie)入相關(guān)的參數(shù)🔱，從而保(bǎo)證流量(liàng)測量結(jie)果的正(zhèng)确。這些(xiē)參數與(yu)實際運(yùn)行環境(jìng)是相關(guan)，通過重(zhòng)新寫🌍入(rù)相應參(cān)數以适(shì)應新的(de)運行㊙️環(huan)境。
2.4 LCD液晶(jīng)顯示模(mo)塊
　　顯示(shì)模塊選(xuǎn)擇的是(shi)LCD12864,用于實(shi)時顯示(shi)流量計(ji)所測量(liàng)的瞬時(shi)流🏃量和(he)累計流(liu)量。LCD12864是由(you)128*64個液晶(jīng)顯示點(diǎn)組成的(de)一個128列(liè)*64行的陣(zhèn)列，自帶(dài)中文字(zì)庫，既可(ke)以顯示(shì)字母也(ye)可以顯(xiǎn)示漢字(zi)及圖形(xíng)。
3 流量計(jì)軟件設(shè)計
3.1 軟件(jian)設計總(zong)流程
　　軟(ruǎn)件的總(zong)體設計(jì)主要包(bāo)括這幾(jǐ)個方面(miàn)：系統初(chū)始化程(cheng)序，LCD顯示(shi)程序，流(liú)量測量(liàng)數據處(chù)理，數據(jù)存儲程(chéng)序以及(ji)基于modbus協(xié)議的RS232串(chuan)口通信(xìn)程序。如(rú)圖2所示(shì)。

　　系統(tong)初始化(hua)程序主(zhu)要用于(yu)微處理(lǐ)器各GPIO功(gong)能引腳(jiǎo)💰的選擇(zé)、系統時(shí)鍾配置(zhì)、中斷初(chu)始化及(jí)優先級(jí)配置以(yi)及❌LCD液晶(jīng)屏初✔️始(shǐ)化。微處(chù)理器LPC1766在(zài)modbus主從通(tong)信協議(yi)中💋處于(yú)從機地(dì)位，爲了(le)實❗現标(biāo)準🌈的modbus協(xie)議，采用(yòng)了移植(zhí)✍️freemodbus源代碼(ma)的方式(shì)。因此串(chuàn)口通信(xìn)🤟程序所(suǒ)做的隻(zhi)是根據(jù)LPC1766的芯片(pian)手冊對(dui)串口通(tōng)信方式(shì)進行設(shè)置和開(kai)啓✉️串口(kǒu)中斷。按(an)鍵程序(xu)主要作(zuo)用是爲(wei)了實現(xiàn)人機交(jiao)互功能(neng)，主要用(yong)了四個(gè)按鍵，分(fèn)别用于(yú)參數設(shè)置時的(de)确認，返(fan)回，增大(da)和🌂減小(xiǎo)功能。
3.2 流(liu)量測量(liang)程序
　　渦(wo)輪式流(liu)量傳感(gan)器輸出(chū)脈沖信(xin)号的頻(pin)率與其(qi)流量大(da)小☔相關(guan)，并在一(yī)般情況(kuàng)下，有f=Kqv
　　式(shì)中，K爲傳(chuan)感器的(de)儀表系(xì)數，并在(zai)其測量(liàng)範圍内(nèi)，對qv而言(yan)，K相⭐當于(yú)🐇一個常(chang)數，通常(chang)由流量(liang)儀表廠(chǎng)商經過(guo)多次實(shí)驗測得(dé)💘并由提(tí)供給用(yòng)戶直接(jie)使用。qv爲(wèi)通過傳(chuan)感器流(liu)體的體(ti)積流📱量(liàng)。由此可(ke)以看出(chu)，對于流(liu)量的測(cè)量隻須(xū)要測量(liang)傳感器(qi)輸出的(de)脈沖數(shù)。脈沖信(xin)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼号的采(cai)集采🧑🏾‍🤝‍🧑🏼用(yòng)兩個定(ding)時器，一(yi)個用作(zuò)計數模(mó)式用于(yú)對脈沖(chong)計🔴數，另(lìng)一個用(yòng)作重✉️複(fú)定時器(qì)，得到🙇🏻單(dan)位💚時間(jiān)内的脈(mo)沖數🏃🏻‍♂️。單(dan)位時🌏間(jian)内的脈(mo)沖數乘(chéng)以儀表(biǎo)👣系數再(zài)乘以相(xiàng)應的補(bǔ)償系數(shù)，便得到(dào)了瞬時(shí)流量❌。最(zui)後，将瞬(shun)🏃‍♂️時流量(liàng)累加到(dao)累積流(liu)量中，并(bing)在顯🐆示(shì)屏📧上顯(xiǎn)示出來(lai)。此程序(xu)流程圖(tú)如圖3所(suǒ)示。

3.3 液(yè)晶屏顯(xian)示程序(xù)
　　該程序(xù)主要用(yong)于實時(shi)更新流(liú)量信息(xi)，微處理(li)器與上(shàng)位機通(tong)過RS232接口(kou)以modbus協議(yì)進行通(tong)信。最後(hou)，該設計(jì)液晶屏(ping)上所顯(xian)示的流(liu)量信息(xi)與上位(wèi)機軟件(jian)所顯示(shi)📱的數據(jù)如圖4所(suo)示。

4 總結(jie)
　　流量計(jì)量在國(guo)家生活(huo)的各種(zhong)方面都(dou)有着廣(guǎng)泛應🔴用(yong)，從👉工業(ye)農業産(chǎn)品生産(chǎn)到國防(fang)經濟和(hé)基礎設(shè)施建設(she)💁、從科學(xue)技術的(de)🌍理論研(yan)究到環(huan)境保護(hù)，從資源(yuán)節約到(dào)與人民(min)生活中(zhong)用到的(de)生活資(zi)源的計(ji)量，都🏒有(you)着流量(liang)計量的(de)參🐕與。通(tōng)過實現(xian)對水流(liu)量的檢(jiǎn)測，可使(shǐ)人們進(jin)一步提(tí)高水✍️的(de)利用效(xiào)率，從而(ér)達到節(jiē)約用水(shui)的目的(de)。

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