摘要：設計(jì)了電容式(shì)渦街流量(liàng)計 二次儀(yí)表的電路(lu)部分,其中(zhong)包括前置(zhì)放大電路(lu)、濾波電✍️路(lu)、整形電路(lù)組成的信(xìn)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(diàn)路,以及該(gai)二次儀表(biao)供電電路(lu)的設💞計。實(shi)驗證明,該(gai)電路能夠(gòu)精👈确實現(xian)對電容式(shi)渦街流量(liàng)信号的控(kòng)制✌️、處理功(gōng)能。
　　電容式(shì)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(hù)方便,無需(xū)裝導壓管(guan)和固定支(zhī)架🏃‍♂️,可減少(shǎo)故障點。它(tā)廣泛用于(yú)管道中液(yè)體、氣體和(hé)♉蒸汽的測(ce)量,具有良(liang)好👅的通用(yong)性和互換(huàn)性，能滿足(zú)用戶不同(tóng)的檢測要(yao)求,因此研(yán)究🐇電容式(shi)渦街流量(liàng)計将具有(you)極其重要(yào)的現實意(yi)義。設計了(le)電容式渦(wo)街流量計(jì)二次儀表(biǎo)電路，該電(diàn)路以MSP430F149單片(piàn)機爲核心(xīn),設👨‍❤️‍👨計了信(xìn)号調理🈚電(diàn)路,低功耗(hào)微處理器(qì)系統,二次(cì)儀表供電(diàn)電路。該電(dian)路具有低(dī)成本、低功(gong)耗、高精度(dù)的特點,具(jù)有廣闊的(de)市㊙️場應用(yong)前景。
1二次(ci)儀表電路(lu)的工作過(guò)程
　　電容式(shi)渦街流量(liàng)傳感器把(ba)檢測到的(de)渦街信号(hao)，經過信号(hào)🤩調理電路(lù)處理後,送(song)到MSP430F149的P1.1口,利(li)用該I/O口具(ju)有的定時(shí)器A捕獲中(zhōng)斷功能，同(tong)時利用定(ding)時器B模塊(kuài),讀人捕獲(huò)的時間,獲(huò)得信号的(de)頻🌈率,再根(gen)據儀表參(cān)數,可以計(jì)算出瞬時(shi)流量值、累(lèi)積流量值(zhí),送✔️到指定(dìng)的RAM數據緩(huan)沖區供LCD實(shí)時顯示。
2信(xìn)号調理電(diàn)路設計
　　環(huán)行電路輸(shū)出的信号(hao)低于毫伏(fu)級,需要對(duì)采集到的(de)信号進行(hang)放大處理(lǐ)。可以通過(guo)恒流源式(shi)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(tu)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(gàn)擾,設計濾(lü)波電路,該(gai)電路采🔆用(yòng)無限增🔞益(yì)多路反饋(kuì)二階濾波(bo)電路,該電(diàn)路過渡帶(dai)窄,能改善(shan)渦街信号(hào)的🐇頻率特(tè)性,濾波🔆電(dian)路如圖1(b)所(suǒ)示;信号放(fang)大濾波電(dian)路後,爲便(bian)于單片機(jī)計數,需要(yào)對信号進(jìn)行整形處(chu)理。整形✌️電(diàn)路通過施(shī)密特觸發(fā)器電路産(chan)生方波信(xìn)号,電路如(ru)圖1(c)所示;通(tōng)過設置可(ke)調🔞電位器(qi)R8的阻值,設(shè)定門💰限電(diàn)壓🐪,将輸人(ren)信号轉換(huan)成脈沖⭐信(xìn)号輸人單(dan)片機的P1.1端(duan)口。利❄️用P1.1端(duan)口可以設(shè)置爲捕🐉獲(huo)方式獲取(qǔ)流量信号(hao)頻率。
 
3低功(gōng)耗微處理(lǐ)器系統設(shè)計
3.1鍵盤接(jie)口電路
　　現(xiàn)場測量儀(yi)表在使用(yòng)時,需要根(gēn)據不同管(guan)道直徑🔞、流(liú)體介質、溫(wen)度、氣壓、黏(nian)滞系數等(deng)改變或修(xiū)正相關參(cān)數,來計算(suan)體‼️積流量(liàng)或質量流(liú)量,所以儀(yí)表必須有(yǒu)可以現場(chǎng)修👈正的鍵(jiàn)盤。設計🌈采(cai)用獨😘立式(shi)鍵盤來💃修(xiū)改相關參(can)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(zu)端口的每(měi)組8個IV0管腳(jiǎo)可以單獨(dú)設置成輸(shu)人或者輸(shu)出,且每💛個(ge)都可獨立(li)讀寫。如圖(tu)2所示爲鍵(jiàn)盤接口電(diàn)路,，利用P2端(duān)口的每個(ge)管腳還可(ke)以單獨設(she)置爲中斷(duan)或隻讀口(kou)分别📱與P2.0~P2.4依(yi)次連接。按(àn)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(yīng)中斷。當進(jin)人中斷後(hòu)按下其它(ta)任意鍵‼️使(shǐ)得對應，P2口(kǒu)由100Q和1kn兩個(gè)電阻對🔴3.3V分(fèn)壓爲高電(diàn)平3V,彈起鍵(jian)時對應P2口(kou)爲低電平(píng)0,以此作爲(wei)鍵盤掃♻️描(miao)判斷。
 
3.2顯示(shì)電路
　　采用(yòng)低功耗點(dian)陣式字符(fu)液晶顯示(shì)器NO-KIA5110的48x84,這是(shì)一-種串行(hang)輸人🌐數據(jù)點陣式液(ye)晶,所占用(yòng)的單片機(jī)I/0口數量較(jiào)少,另外此(ci)液晶具有(yǒu)低電壓供(gòng)電方式,可(ke)選擇3.3Vce和5Vce的(de)電壓供電(diàn)🔅。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(kuài)芯片✌️上,包(bao)括LCD電壓及(jí)偏置電壓(ya)發生器，隻(zhi)須很少外(wài)部🐉元件且(qiě)功耗小正(zheng)常顯示🌈時(shí)的工作電(diàn)流在200μA以下(xia),且具有掉(diào)電模式。這(zhè)些特點非(fēi)常适合于(yú)電池供電(diàn)的便攜式(shì)通信設✨備(bei)和測試設(shè)備中(3.4]。電路(lù)結構如圖(tú)3所示,隻有(yǒu)2、3、4腳同單片(piàn)機P4.0、P4.1、P4.2相連,使(shǐ)用内部振(zhèn)蕩器時令(lìng)6腳接高電(dian)⛹🏻‍♀️平,8引腳所(suǒ)接電容是(shi)起延時作(zuò)用,它影響(xiang)掉電時屏(píng)幕上信息(xī)消失速度(dù)快慢,通常(cháng)選0.1μF~10μF。
 
4二次儀(yi)表供電電(dian)路設計
　　MSP430系(xì)列單片機(ji)的工作電(dian)源--般是1.8V~3.6V,并(bing)且功耗極(ji)低,電池電(dian)壓通過W7805轉(zhuan)換成+5V電源(yuan)。如圖4所示(shi)，該芯片輸(shū)人5V,輸出電(diàn)壓爲3.3V,電🈲流(liu)爲800mA,完全✏️能(neng)滿足大多(duo)數低功耗(hào)應用場合(he)的要求,也(yě)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(wo)街流量計(ji)二次儀表(biao)的電路,該(gai)電路由信(xìn)号調理電(diàn)路、低功耗(hào)微處理器(qi)系統、二次(ci)儀表供電(diàn)電路組🤟成(cheng)。實驗驗證(zhèng)了該電路(lù)的正确性(xing).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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