【正文】 完成了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計指導教師： （簽名）教師指導情況：，學生搜集了相關(guān)資料。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比，k是渦輪變送器的重要特性參數(shù)，它是代表每立方米流量有幾個脈沖，或者每升流量有幾個脈沖，不同的儀表有不同的k。在軟件設(shè)計方面，可以通過更為詳盡的編程實現(xiàn)更多功能。3．利用軟件工程的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，完成了系統(tǒng)的總體軟件設(shè)計，基本完成了各個軟件模塊的程序設(shè)計，實現(xiàn)了流量計基本功能。系統(tǒng)充分利用單片機自身的資源，合理安排I/O口，電路結(jié)構(gòu)緊湊，與同類產(chǎn)品相比較，外型輕巧，操作方便，具有很高的實用性。5 結(jié)論本論文結(jié)合流量計的發(fā)展和流量積算儀表的技術(shù)要求，設(shè)計出實用的渦輪流量計系統(tǒng)。在軟件中加入延時程序后起到了一定的防抖效果，但作用不太明顯。按鍵消抖問題：調(diào)試按鍵部分的軟件時，當設(shè)定鍵鍵按下，功能設(shè)定菜單內(nèi)容快速的變化。LCD顯示故障：軟件調(diào)試時，LCD可以完整顯示一組固定的數(shù)字或符號，但是顯示不了動態(tài)刷新的數(shù)據(jù)。所以可以初步斷定是電阻虛焊造成的。重新焊接板子上的電源插座，再次上電，LCD被點亮，問題解決。電源故障由于電源插座沒有焊接牢固,造成了電源插座接觸不良，第一次上電時單片機系統(tǒng)沒有供電。其中從整個程序我們可以看出來，單片機對于數(shù)據(jù)的識別需要做大量的轉(zhuǎn)換工作才能得以完成；按鍵程序，同樣也需要通過識別按鍵次數(shù)調(diào)用相關(guān)執(zhí)行程序；每一個子程序相互聯(lián)系，缺一不可，共同完成系統(tǒng)的每一個功能實現(xiàn)?，F(xiàn)在存在這樣一個問題，雖然T24C01讀寫次數(shù)可以達到10萬次，但是很有可能在寫過程當中出現(xiàn)某個存儲單元出問題(比如無寫入)的情況，解決方法是我們將各個寫入的數(shù)據(jù)立即進行讀取，如果讀出的數(shù)據(jù)和寫入的數(shù)據(jù)相等，則不加處理；如果讀出來的數(shù)據(jù)和寫入的數(shù)據(jù)不相等，則說明存儲單元出現(xiàn)了問題，不宜再使用了。在AT24C系列中對頁面尋址位采取占用器件引腳地址(AAA0)的辦法，如AT24C16將AAA0作為頁地址。器件尋址字節(jié)中的最高4位(D7～D4)為器件型號地址，不同的I2C總線接口器件的型號地址是廠家給定的，如AT24C系列E2PROM的型號地址皆為1010，器件地址中的低3位為引腳地址A2A1A0，對應(yīng)器件尋址字節(jié)中的DDD1位（如圖16所示），在硬件設(shè)計時由連接的引腳電平給定。前者較為簡單，后者包括HART協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的軟件設(shè)計，是整個模塊軟件設(shè)計的主體和關(guān)鍵。0xf0)；}程序說明：sendBYTE(char dat)實現(xiàn)單片機向LCD串行傳送一字節(jié)數(shù)據(jù)；sendCMD(char dat)子函數(shù)告訴LCD 接下來寫入的是控制命令；sendDAT(char dat)子函數(shù)向LCD寫入需要顯示的數(shù)據(jù)。=~SID；P4OUT|=SCK；dat = dat1；}}//****************************************************void sendCMD(char dat){sendBYTE(0xf8)；sendBYTE(dat amp。從一開始流量參數(shù)的設(shè)置，到流量值的顯示，都離不開LCD。因程序代碼較多，在此不列出。如果連接到總線的器件合并了必要的接口硬件，那么用它們檢測起始和停止條件十分簡便。總線在起始條件后被認為處于忙的狀態(tài)。其中一種情況是在SCL線是高電平時SDA線從高電平向低電平切換。很明顯，LCD驅(qū)動器只是一個接收器，而存儲器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。 實時時鐘程序模塊實時時鐘中斷服務(wù)子程序的功能是為系統(tǒng)提供1S單位的時鐘，系統(tǒng)的瞬時流量、累積流量的計算和顯示，都是在該時鐘的協(xié)調(diào)下完成的。之后中斷事件保存PC（L1指令地址）和SR（低功耗模式0），中斷喚醒CPU，執(zhí)行中斷處理子程序，由于在中斷處理子程序中將堆棧的SR設(shè)置為活動模式，所以中斷返回指令RETI執(zhí)行后，CPU處于活動狀態(tài)，可以從PC指向的L1指令處開始繼續(xù)執(zhí)行……除此之外，中斷服務(wù)程序還負責判斷中斷源，即是時鐘喚醒還是有按鍵按下，并作相應(yīng)的處理。為了使程序從SR中的CPUOff或OscOff置位的指令之后的地址繼續(xù)執(zhí)行，中斷服務(wù)程序必須將保存在堆棧中CPUOff，OscOff，SCGO，SCG1位清除。CPUOff=1，OscOff=O，SCGO=1，SCG1=1時系統(tǒng)處于低功耗模式3（LPM3）中。若流量計電池能量不足，LCD顯示“電量不足”符號，提示用戶更換電池。若在一段時間內(nèi)無按鍵按下則又進入低功耗模式。在無操作的情況下延時一段時間后LCD自動關(guān)閉顯示，進入低功耗模式3（LPM3）。主程序包括：系統(tǒng)初始化子程序、配置運行參數(shù)子程序、LCD顯示子程序等；中斷處理子程序包括：流量檢測子程序、溫度壓力檢測子程序、流量補償算法子程序、按鍵輸入子程序、存儲配置數(shù)據(jù)子程序、通訊子程序等。MSP430系列單片機使用IAR Workbench系統(tǒng)，它的編譯器提供C語言的標準特性，還具有許多為MSP430單片機專門設(shè)計的開發(fā)工具。 軟件開發(fā)環(huán)境渦輪流量計系統(tǒng)軟件主要用C語言編制。把每個子程序模塊設(shè)計成只有一個入口和一個出口。整個程序設(shè)計分如下三個步驟：1. 總體規(guī)劃。A0、A1和A2都接地，表示該器件的地址為000。AT24C01是ATMEL公司出品的采用I2C總線接口的串行E2PROM，內(nèi)建128x8存儲序列，最高可達1MHz 串行時鐘頻率，電壓范圍寬（~）。作為通信電路的數(shù)據(jù)輸出。當驅(qū)動60Ω負載（RS485網(wǎng)絡(luò)終端匹配電阻120Ω的并聯(lián)值）峰值電流可達50mA。在RS422標準的基礎(chǔ)上，EIA研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度的RS485總線標準。按下Cancel鍵可以推到當前菜單的上一級。（2）Enter鍵為選擇功能鍵。 按鍵設(shè)計按鍵電路考慮到設(shè)計的儀表主要用來測量流量，所以鍵盤并不需要很多按鍵?？紤]到課題設(shè)計的渦輪流量計中MSP430單片機的外圍模塊比較多，占用了較多的接口，而MSP430F149的接口有限，所以顯示屏與單片機的連接方法選用為串行接口的連接方法。上電后單片機讀出的時間就不會因為斷電而發(fā)生錯誤。PCF8563的多種報警功能定時器功能時鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復雜的定時服務(wù)，甚至可為單片機提供看門狗功能。這樣就會使CPU進入休眠模式的時間縮短，功耗上升，大大降低了電池的使用壽命。實現(xiàn)實時時鐘有兩個方案：一是使用CPU自身資源方便地構(gòu)造時鐘單元。 模塊圖與連接MS5535B是集成芯片，它的模塊結(jié)構(gòu)如圖6所示。MS5535B的主要功能是將硅壓阻式傳感器輸出的未補償?shù)膲毫δM信號轉(zhuǎn)換成16位的數(shù)字量，同時還可輸出16位的溫度值。將壓力傳感器與集成傳感器接口電路結(jié)合在一起是為了節(jié)省其他外部元件和實現(xiàn)超低功耗。一般的傳感器多為一個傳感器測量一個參數(shù)，而傳感器的多功能與集成化則是在芯片上制作出多個傳感器來測量多個參數(shù)。圖5 渦輪脈沖采集框圖 The diagram of Pulse Acquisition with Turbo根據(jù)這一原理，只要通過MSP430的捕獲功能計算A3210產(chǎn)生的脈沖的頻率，就能實時的計算出氣體在標況下的流量了。/8的流量。本流量傳感器由霍爾開關(guān)元件A3210，帶磁渦輪及電平轉(zhuǎn)換電路組成，構(gòu)成如圖5所示。 流量測量原理及電路按圖4所示的各種方法設(shè)置磁體，將它們和霍爾開關(guān)電路組合起來可以構(gòu)成各種旋轉(zhuǎn)傳感器。電源電路的連接如圖3所示圖3 電源模塊原理圖 The scheme of of Power Module 流量測量電路 霍爾開關(guān)工作原理當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。AS1325是集成了同步整流器的高效升壓DCDC轉(zhuǎn)換器，其效率為96%。另外，MSP430系列單片機均為工業(yè)級器件，運行環(huán)境溫度為40+80℃，運行穩(wěn)定、可靠性高，所設(shè)計的產(chǎn)品適用于各種民用和工業(yè)環(huán)境。 系統(tǒng)工作穩(wěn)定上電復位后，首先由DCO_CLK啟動CPU，以保證程序從正確的位置執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振和穩(wěn)定時間。 高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊MSP430系列單片機結(jié)合TI的高性能模擬技術(shù)，各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。 強大的處理能力MSP430系列單片機是16位單片機，采用了目前流行的、頗受學術(shù)界好評的精簡指令及結(jié)構(gòu)（RISC），一個時鐘周期可以執(zhí)行一條指令（傳統(tǒng)的MCS51單片機要12個時鐘周期才可以執(zhí)行一條指令），使MSP430在8MHz晶振工作時，指令速度可以達到8MPIS（注意：同樣8MPIS的指令速度，在運算性能上16位處理器比8微處理器高遠不止兩倍）。由于系統(tǒng)運行時使用的功能模塊不同，即采用不同的功能模式，芯片的功耗有明顯的差異。原理圖如圖2所示。因此，必須根據(jù)標準體積與工況體積、壓力、溫度的函數(shù)關(guān)系進行補償。 補償原理氣體渦輪流量計溫壓補償?shù)脑砭褪前压r條件（非標準狀態(tài)）下所測的體積流量轉(zhuǎn)換成標準狀況(20℃,）下的體積流量。采用渦輪流量計（速度法）測量氣體流量從它的計算公式上看，流體的體積流量與密度無關(guān)，也就是與溫度、壓力沒什么關(guān)系。2 溫壓補償技術(shù)的研究 溫壓補償?shù)谋匾运^流量計量的補償，就是對流量計讀數(shù)的系統(tǒng)誤差的修正。對于流動工況波動或不斷變化的各種工業(yè)流體介質(zhì)，沒有高性能、高運算精度的流量顯示積算系統(tǒng)，不可能準確測量流量。它的優(yōu)點在于，采用了功能強大的CPU，使得外圍芯片減少，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，另外，系統(tǒng)的功耗低、速度快，這些都是本設(shè)計的考慮要點及實現(xiàn)目標。流體的溫度、粘度、密度對儀表指示值也有較大影響。像這樣的技術(shù)參數(shù)其他流量計則是難以達到的。渦輪變送器輸出的脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實現(xiàn)流量的測量。渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動，并沖擊渦輪葉片時，便有KQ= f，其中：Q是流經(jīng)變送器的流量（L/s）；f是電脈沖頻率；k是儀表系數(shù)，次/升。各種類型的流量計量原理、結(jié)構(gòu)不同既有獨到之處又存在局限性。目前，國內(nèi)在氣體流量計特別是氣體渦輪流量計的設(shè)計、制造與鑒定技術(shù)及設(shè)備裝備水平方面遠遠落后于歐美國家?，F(xiàn)代企業(yè)對流量計量的要求越來越高，主要反映在滿足準確性、可靠性、及時性和自動化水平的程度等方面，計量的準確可靠性愈來愈受到社會各界的關(guān)注。flow pensation。通過試驗，本系統(tǒng)初步達到了流量計量的目的，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合理，功能完善，硬件和軟件設(shè)計達到了預期要求。在外圍器件選型和軟件編制過程中進行低功耗設(shè)計，極大地降低了儀表的功耗，使流量計具有較高的可靠性?；贛SP430單片機的氣體渦輪流量計設(shè)計摘 要:流量測量在工業(yè)生產(chǎn)、能源計量、環(huán)境保護、交通運輸、生物技術(shù)、軍事工程和科學研究等領(lǐng)域占據(jù)重要位置，因此，流量測量儀表的研究和開發(fā)應(yīng)用有著深遠的意義。本著小型化、智能化的原則，設(shè)計中采用TI公司的高性能、微功耗MSP430F147單片機作為控制核心，實現(xiàn)了氣體流量的實時補償，提高了儀表的測量精度。軟件部分采用了模塊化的編程，介紹了各模塊的實現(xiàn)方法，最后組合起來進行調(diào)試。MSP430。從某種意義上講：計量就是眼睛，計量就是金錢，計量就是效益。廣泛使用于石油、化工、電力工業(yè)鍋爐等燃氣計量和燃氣調(diào)壓站、輸配氣管網(wǎng)天然氣、城市天然氣計量等領(lǐng)域并可廣泛用于貿(mào)易計量。 氣體流量計的分類為了滿足各種測量的需要，幾百年來人們根據(jù)不同的測量原理，研究開發(fā)制造出了數(shù)十種不同類型的流量計，大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等。 渦輪流量計的工作原理氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，如圖1所示，它是由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成；被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進行計數(shù)和顯示，根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比，k是渦輪變送器的重要特性參數(shù)，它是代表每立方米流量有幾個脈沖，或者每升流量有幾個脈沖，不同的儀表有不同的k。渦輪流量計還具有測量準確度高、測量范圍廣、壓力損失小、惰性小、溫度范圍廣及數(shù)字信號輸出等優(yōu)點。渦輪