摘要：設計(ji)了電容式(shì)渦街流量(liang)計 二次儀(yí)表的電路(lu)部分,其中(zhōng)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(dian)路，以MSP430F149單片(piàn)機🔴爲核心(xīn)的按鍵接(jiē)口電路❓,LCD顯(xian)示接口電(dian)路,以及該(gāi)二次儀表(biǎo)供電電路(lù)的設計。實(shi)驗證明,該(gāi)電路能夠(gòu)精确實現(xiàn)對電容式(shi)渦街流量(liàng)信号的控(kong)制🈲、處理功(gong)能。
　　電容式(shi)渦街流量(liang)計是渦街(jie)流量計中(zhong)最有發展(zhan)前途的一(yī)種,它安裝(zhuang)簡單，維護(hu)方便,無需(xū)裝導壓管(guan)和固定⛷️支(zhī)架,可減少(shao)故障點。它(ta)廣泛用于(yú)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(zu)用戶不同(tong)的檢測要(yào)求,因此研(yán)究電容式(shi)渦街流量(liàng)計将具有(yǒu)極其重要(yào)的現實意(yi)義。設計了(le)電🏃🏻‍♂️容式渦(wo)街流量計(ji)二次儀表(biao)電💞路，該電(diàn)路以MSP430F149單⁉️片(pian)機爲核心(xin),設計了信(xin)号調理電(diàn)路,低功耗(hào)微處理器(qi)系☎️統,二次(cì)儀表供電(diàn)電路。該電(dian)路具有低(dī)成🔴本、低功(gōng)耗、高精度(dù)的特點,具(jù)有廣闊的(de)市場應用(yòng)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(liang)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(sòng)到MSP430F149的P1.1口,利(li)用該I/O口具(jù)有的定時(shí)器A捕獲中(zhong)斷🌈功能，同(tóng)時利用定(ding)時器B模塊(kuai),讀🧑🏾‍🤝‍🧑🏼人捕獲(huò)的時間💚,獲(huò)得信👉号的(de)頻率,再根(gēn)♌據儀表參(can)數,可以計(jì)算🍓出瞬時(shi)流量值、累(lei)積流量值(zhí),送到指定(dìng)的RAM數據緩(huǎn)沖區供LCD實(shi)時顯示。
2信(xin)号調理電(dian)路設計
　　環(huan)行電路輸(shū)出的信号(hao)低于毫伏(fú)級,需要對(dui)采集到的(de)信号🐪進行(háng)🔴放大處理(li)。可以通過(guo)恒流源式(shì)雙人單💛出(chu)差動放大(da)電路,該電(diàn)路能抑制(zhì)零點漂移(yi)，電路如💞圖(tú)1(a)所示;傳感(gan)器得到的(de)信号夾雜(za)着噪聲信(xin)号,爲消除(chú)噪聲的幹(gan)擾,設計濾(lü)波電路,該(gai)電路采用(yong)無限增🧑🏽‍🤝‍🧑🏻益(yì)多路反饋(kuì)二階濾波(bō)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(diàn)路如圖1(b)所(suǒ)示🍓;信号放(fàng)大濾波電(dian)路後,爲便(biàn)于單片機(ji)計♊數,需要(yào)對信号進(jìn)行整形處(chu)理。整形電(diàn)路通過施(shi)密特觸🛀發(fa)器電路産(chan)生方波信(xin)号,電路如(ru)圖1(c)所示✌️;通(tong)過設置可(ke)調電位⛷️器(qì)R8的阻值,設(she)定門限電(diàn)壓,将輸人(rén)信号轉換(huàn)成脈沖信(xin)号輸人單(dan)片機的P1.1端(duān)口。利用P1.1端(duān)口可以設(she)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(xiàn)場測量儀(yi)表在使用(yong)時,需要根(gen)據不同管(guan)道直徑、流(liu)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(liú)量,所以儀(yi)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(cān)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(she)計。它的6組(zǔ)端口的每(měi)組8個🐉IV0管腳(jiǎo)可以單🈲獨(du)設置成輸(shū)人🐪或者輸(shu)出,且每個(gè)都可獨立(lì)讀寫。如圖(tu)2所示爲鍵(jiàn)盤接口電(diàn)路,，利用P2端(duan)口的每個(ge)管腳還可(kě)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(fen)别是返回(huí)鍵、右移鍵(jian)、增1鍵、左移(yí)鍵、修改鍵(jian)。當修改鍵(jian)有按鍵動(dong)作時觸發(fā)鍵盤中斷(duan),其它鍵按(àn)下不響應(ying)🏒中斷。當進(jin)人中斷後(hou)按下其它(tā)任意鍵🚩使(shi)得⛱️對應，P2口(kou)由100Q和1kn兩個(gè)電阻對3.3V分(fèn)壓爲高電(dian)平3V,彈起鍵(jiàn)時對應P2口(kou)爲低電平(píng)0,以此作爲(wei)鍵盤掃描(miáo)判斷。
 
3.2顯示(shi)電路
　　采用(yòng)低功耗點(diǎn)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(ju)點陣式液(ye)晶,所占用(yong)的單片機(jī)I/0口數量較(jiao)少,另外此(ci)液晶具有(yǒu)低電壓供(gong)電方式,可(ke)選擇3.3Vce和5Vce的(de)電壓供電(dian)。液晶内部(bù)采用PCD8544,設計(ji)爲48行84列的(de)圖形顯示(shi)，所有的顯(xiǎn)示功♊能集(ji)成在一塊(kuai)芯片上,包(bao)括LCD電壓及(ji)偏置電壓(yā)發生器，隻(zhī)須很少外(wài)部元件且(qiě)功耗小正(zhèng)常顯示👉時(shi)的工作電(dian)流在200μA以下(xià),且具有掉(diao)電模☔式。這(zhe)些特點非(fei)常适合于(yú)電池供電(dian)的便攜式(shì)通信設♉備(bei)和測試設(she)備中(3.4]。電路(lu)結構如圖(tú)3所示✔️,隻有(you)2、3、4腳同單片(piàn)機P4.0、P4.1、P4.2相🏃連,使(shi)用内部振(zhen)蕩器時令(ling)6腳接高電(dian)平,8引腳所(suo)接電容是(shi)起延時作(zuo)用,它影響(xiǎng)掉電時屏(píng)幕上信息(xi)消失速💔度(du)快慢,通常(chang)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(diàn)源--般是1.8V~3.6V,并(bìng)且功耗極(jí)低,電池電(diàn)壓通過W7805轉(zhuǎn)換成+5V電源(yuan)。如圖4所示(shì)，該芯片輸(shū)人5V,輸出電(diàn)壓爲3.3V,電流(liu)爲800mA,完全能(néng)滿足大多(duō)數低功耗(hao)應用場合(he)的要♊求,也(ye)能滿足本(ben)系統的功(gong)耗要🏃求。
 
5結(jie)論
　　設計了(le)電容式渦(wō)街流量計(ji)二次儀表(biao)的電路,該(gāi)電路由⛹🏻‍♀️信(xin)号調理電(dian)路、低功耗(hao)微處理器(qi)系統、二次(cì)儀表供電(diàn)電路組成(chéng)。實驗驗證(zhèng)了該電路(lu)的正确性(xìng).和可靠性(xìng),而且該電(dian)路還具有(yǒu)結構簡單(dan)、價格低廉(lian)的🌈優點，具(jù)有廣闊的(de)市場應用(yòng)前景。

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