【摘要(yào)】我國水資源在(zai)總量上是一個(ge)大國，而在人均(jun1)🐕占有🛀量上卻是(shì)一個名副其實(shí)的小國。我國水(shui)資源總量約占(zhàn)世界水資源總(zǒng)量的6%。但是我國(guo)的人口數🌂量太(tai)大，我國人均占(zhan)有☁️量隻有世界(jie)水平的1/4，是名副(fu)其實的水資源(yuán)貧乏國家之一(yi)。因此，節約用水(shui)在我國更具有(you)現🈲實意義。節約(yue)用水離不開流(liú)量檢測技💃術的(de)支持，渦輪式的(de)流量測量👅技術(shu)精度高，可重複(fú)性好，且更适于(yú)對潔淨的介質(zhì)進行🛀🏻測量，廣泛(fan)應用于水流量(liang)測量領域⭕内。
0 引(yǐn)言
　　 流量計 ，通常(cháng)指用于進行測(ce)量管道中的流(liu)體流量的一種(zhǒng)儀表。流量計量(liàng)屬于計量科學(xué)技術的一個分(fèn)支，也是其中一(yi)個不可或缺的(de)組成部分，因爲(wèi)它與國民經濟(ji)、國防建設以及(jí)科學研究密切(qiē)聯系。在工業中(zhong)，流量計量的作(zuo)用至關重要，因(yīn)爲準确的流量(liang)計量與工業産(chan)品質量和生産(chǎn)效率密切相關(guan)[1]。基于渦輪流量(liang)傳感器的水流(liu)量計設計，可實(shí)時顯示水的瞬(shùn)時流量和累積(ji)流量，通過對EEPROM中(zhōng)參數的設置可(ke)調整系統測量(liàng)時的環境參數(shù)，以适應各種不(bu)同條件下的水(shuǐ)流量測量。

1 流量計(ji)總體設計
　　流量(liang)計主要由ARM微處(chu)理器，串口通信(xin)模塊，數據存儲(chǔ)模塊，液晶✏️顯示(shi)屏模塊以及按(àn)鍵模塊組成。總(zǒng)體框🐇架如圖1所(suǒ)示。系統初🏃🏻始上(shang)電，等待用戶按(àn)鍵選擇，讀寫EEPROM中(zhōng)的✔️儀表系數，密(mì)度，線性修正參(cān)數等具體參數(shu)，接收傳感💘器所(suǒ)傳入的脈沖并(bing)🌏對其計數😄，内部(bu)進行數據處理(li)計算出脈沖的(de)頻率，按照傳感(gan)器提供的😄流量(liang)計算公🎯式和參(cān)數計算出🛀🏻瞬時(shi)流量和累計流(liu)量并顯示于LCD12864液(yè)晶顯示屏上。
2? 流(liu)量計硬件設計(ji)
2.1? 微處理器最小(xiao)系統
　　采用的微(wei)處理器爲NXP公司(si)的M3系列LPC1766，它具有(you)三級流水線和(hé)哈佛結構[2]，功耗(hào)低，性能高，并且(qie)包含了衆多外(wài)設。此外，M3内♉核還(hái)爲LPC1766提供了🤞一個(ge)能夠降低中斷(duàn)延時和實現🏒高(gao)效處理中斷的(de)嵌套向量中斷(duàn)處理器。
2.2? 串口通(tong)信模塊
　　單片機(jī)串口爲TTL電平标(biāo)準，即+5V和0V分别代(dài)表邏輯“1”和“0”。由于(yu)TTL和RS232高❌低電🏃平的(de)邏輯和範圍不(bú)同，故這兩種标(biao)準☂️串口之間的(de)連接首先應進(jìn)行電平轉換。采(cǎi)用sp3232芯片轉換LPC1766串(chuan)🚩口的TTL電平與上(shàng)位機串口相連(lián)，進行RS232通信。TTL到RS232電(dian)平轉換電路。注(zhù)意，RS232電平較高，接(jiē)通瞬間可能會(hui)産生非常高的(de)📞瞬時電湧，這個(ge)電湧電流可能(neng)會擊毀☁️SP3232，所以在(zài)使用這🏒個芯片(pian)時應拔插之前(qián)進行斷電操作(zuo)，避免熱拔插。
2.3 數(shù)據存儲模塊
　　EEPROM主(zhu)要是用來存儲(chu)一些與測量相(xiang)關的參數和測(cè)量的💃🏻數🐅據。所選(xuan)的是串行EEPROM存儲(chu)芯片93C66,大小512B，可配(pei)置成8位或者♻️16位(wèi)結🌈構，它⭐通過SPI總(zong)線和LPC1766相連，對流(liú)量測量參數📞進(jìn)行保存。當系統(tǒng)開始運行時，通(tong)過按🐕鍵向存儲(chǔ)芯片寫入相🛀關(guan)的參數，從而保(bao)證流量測量結(jié)果的正确。這些(xiē)參數與實際運(yùn)行❄️環境是相關(guan)，通過重新寫⚽入(ru)相應參數以适(shì)應新的運行環(huan)境。
2.4 LCD液晶顯示模(mó)塊
　　顯示模塊選(xuan)擇的是LCD12864,用于實(shi)時顯示流量計(jì)所測量的瞬✨時(shi)流量和累計流(liu)量。LCD12864是由128*64個液晶(jīng)顯示點組成的(de)一個128列*64行的陣(zhen)列，自帶中文字(zi)庫，既可以顯示(shì)字母也可💘以顯(xiǎn)示漢字及圖形(xing)。
3 流量計軟件設(she)計
3.1 軟件設計總(zong)流程
　　軟件的總(zong)體設計主要包(bao)括這幾個方面(mian)：系統初始💋化👨‍❤️‍👨程(chéng)序，LCD顯示程序，流(liu)量測量數據處(chu)理，數據存儲程(cheng)序以及基于modbus協(xie)👉議的RS232串口通信(xin)程序。如圖2所示(shi)。

　　系統(tong)初始化程序主(zhu)要用于微處理(lǐ)器各GPIO功能引腳(jiǎo)的選擇、系統時(shi)鍾配置、中斷初(chū)始化及優先級(ji)配置🔴以及LCD液晶(jing)❓屏初始化。微處(chù)理器LPC1766在modbus主從通(tong)信協議中處于(yu)從機地位，爲了(le)實現标準的modbus協(xie)議，采用了移植(zhi)freemodbus源代碼的方式(shì)。因此🐉串口通信(xìn)程序所做㊙️的隻(zhi)是根據LPC1766的芯片(pian)手冊對串口通(tong)信方式進行設(shè)置和開啓串口(kou)中斷。按鍵程序(xù)主要作用是爲(wei)了實現人機交(jiao)互功能，主要用(yong)了四個按鍵，分(fen)别用于參數設(shè)置時的确認，返(fan)回，增大和減小(xiǎo)功能。
3.2 流量測量(liang)程序
　　渦輪式流(liu)量傳感器輸出(chū)脈沖信号的頻(pin)率與其流量大(dà)小相關，并在一(yī)般情況下，有f=Kqv
　　式(shì)中，K爲傳感器的(de)儀表系數，并在(zài)其測量範圍内(nei)，對qv而言，K相當于(yú)一個常數，通常(chang)由流量儀表廠(chǎng)商經過多次實(shí)驗測得并由提(tí)供給用戶直接(jie)使用。qv爲通過傳(chuan)感器流體的體(tǐ)積流量。由此☔可(ke)以看出，對于流(liú)量的測量隻須(xū)要測量傳感器(qi)輸出的脈沖數(shù)。脈沖信号的采(cǎi)集采用兩個定(ding)時器，一個用作(zuo)❓計數模式用于(yú)對脈沖計數，另(ling)一個用作重複(fú)定時器，得到單(dān)位時間内的脈(mò)沖數✂️。單位時間(jian)内的脈沖數乘(cheng)以儀表系✌️數再(zài)乘以相應的補(bǔ)償系數，便得到(dào)了瞬時流量👣。最(zui)後，将瞬時流量(liàng)累加到累積流(liú)量中，并在顯🌈示(shi)屏✉️上顯示出來(lái)。此程序流程圖(tú)如圖3所示。

3.3 液(ye)晶屏顯示程序(xù)
　　該程序主要用(yòng)于實時更新流(liu)量信息，微處理(li)器與上位機通(tong)過RS232接口以modbus協議(yi)進行通信。最後(hou)，該設計液晶屏(ping)上所顯示的流(liu)量信🈚息與上位(wèi)機軟件所顯示(shi)的數據如圖4所(suo)🐆示。

4 總結
　　流量計(jì)量在國家生活(huó)的各種方面都(dōu)有着廣泛應用(yong)，從工業農業産(chǎn)品生産到國防(fáng)經濟和基礎設(shè)施建設、從科學(xué)技🏃‍♂️術的理論研(yan)究到環境保護(hu)，從資源節約到(dao)與人民🈲生活中(zhōng)用到的生活資(zi)源的計量，都有(yǒu)着流量計量的(de)參與。通過實現(xiàn)對水流量的檢(jian)測🌈，可使人們進(jin)一步提高水的(de)利用效率，從而(ér)達到節約用水(shui)的目的❓。

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