【摘要(yao)】我國水(shui)資源在(zai)總量上(shang)是一個(ge)大國，而(er)在人均(jun)占有量(liang)上卻是(shi)一個名(ming)副其實(shi)的小國(guo)。我國水(shui)資源總(zong)量🔱約占(zhan)💁世界水(shui)資源總(zong)量的6%。但(dan)是我國(guo)的人口(kou)數量太(tai)大♍，我國(guo)人均占(zhan)有🈲量隻(zhi)有世界(jie)水平的(de)1/4，是名副(fu)其實的(de)水資源(yuan)貧乏國(guo)家之一(yi)。因此，節(jie)約用水(shui)在我國(guo)更具有(you)現實意(yi)義。節約(yue)用水離(li)不開☀️流(liu)量檢測(ce)技術的(de)支持，渦(wo)輪式的(de)流量測(ce)量💃🏻技術(shu)精度高(gao)，可重複(fu)🐪性好，且(qie)更适于(yu)對🌍潔淨(jing)的介質(zhi)進行測(ce)量，廣泛(fan)應用于(yu)水流量(liang)測量領(ling)域✔️内。
0 引(yin)言
　　 流量(liang)計 ，通常(chang)指用于(yu)進行測(ce)量管道(dao)中的流(liu)體流量(liang)的一種(zhong)儀表。流(liu)量計量(liang)屬于計(ji)量科學(xue)技術的(de)一個分(fen)支，也是(shi)其中一(yi)個不可(ke)或缺的(de)組成部(bu)分，因爲(wei)它與國(guo)民經濟(ji)、國防建(jian)設以及(ji)科學研(yan)究密切(qie)聯系。在(zai)工業中(zhong)，流量計(ji)量的作(zuo)用至關(guan)重要，因(yin)爲準确(que)的流量(liang)計量與(yu)工業産(chan)品質量(liang)和生産(chan)效率密(mi)切相關(guan)[1]。基于渦(wo)輪流量(liang)傳感器(qi)的水流(liu)量計設(she)計，可實(shi)時顯示(shi)水的瞬(shun)時流量(liang)和累積(ji)流量，通(tong)過對EEPROM中(zhong)參數的(de)設置可(ke)調整系(xi)統測量(liang)時的環(huan)境參數(shu)，以适應(ying)各種不(bu)同條件(jian)下的水(shui)流量測(ce)量。

1 流量計(ji)總體設(she)計
　　流量(liang)計主要(yao)由ARM微處(chu)理器，串(chuan)口通信(xin)模塊，數(shu)據存儲(chu)👣模塊，液(ye)晶顯示(shi)屏模塊(kuai)以及按(an)鍵模塊(kuai)組成。總(zong)體框架(jia)如圖1所(suo)示。系統(tong)初始上(shang)🍉電，等待(dai)用戶按(an)鍵選擇(ze)，讀寫EEPROM中(zhong)的❄️儀表(biao)系數，密(mi)度，線性(xing)修正參(can)數等具(ju)體參數(shu)，接收傳(chuan)感😘器所(suo)傳入的(de)脈沖并(bing)對其計(ji)數，内部(bu)進行♈數(shu)據處理(li)計算出(chu)脈沖的(de)頻率，按(an)照傳感(gan)器提供(gong)的🌈流量(liang)計算公(gong)式和參(can)數計算(suan)出瞬時(shi)流量和(he)累計流(liu)量并顯(xian)示于LCD12864液(ye)晶顯示(shi)屏上。
2? 流(liu)量計硬(ying)件設計(ji)
2.1? 微處理(li)器最小(xiao)系統
　　采(cai)用的微(wei)處理器(qi)爲NXP公司(si)的M3系列(lie)LPC1766，它具有(you)三級流(liu)水線和(he)哈🛀佛結(jie)構[2]，功耗(hao)低，性能(neng)高，并且(qie)包含了(le)衆多外(wai)設。此🏃外(wai)，M3内🧑🏽‍🤝‍🧑🏻核還(hai)爲LPC1766提供(gong)了👅一個(ge)能夠降(jiang)低中斷(duan)延時和(he)實現❓高(gao)效處理(li)中斷的(de)嵌套向(xiang)量中🔞斷(duan)處理器(qi)。
2.2? 串口通(tong)信模塊(kuai)
　　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(yu)㊙️TTL和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼RS232高低(di)電平的(de)邏輯和(he)範圍不(bu)同，故這(zhe)兩種标(biao)準串口(kou)之間的(de)連接首(shou)先應進(jin)行電平(ping)轉換。采(cai)用sp3232芯片(pian)轉換LPC1766串(chuan)口的TTL電(dian)平與上(shang)位機串(chuan)口相連(lian)，進行RS232通(tong)信。TTL到RS232電(dian)平轉換(huan)電路。注(zhu)意，RS232電平(ping)較高，接(jie)通瞬間(jian)可能會(hui)産生非(fei)常高的(de)瞬時電(dian)湧，這個(ge)電湧電(dian)流可能(neng)會擊毀(hui)SP3232，所以在(zai)使用這(zhe)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(shu)據存儲(chu)模塊
　　EEPROM主(zhu)要是用(yong)來存儲(chu)一些與(yu)測量相(xiang)關的參(can)數和測(ce)量的數(shu)據。所選(xuan)的是串(chuan)行EEPROM存儲(chu)芯片93C66,大(da)小512B，可配(pei)置成8位(wei)或者🐪16位(wei)結構，它(ta)通過SPI總(zong)線和LPC1766相(xiang)連，對流(liu)量測量(liang)參數進(jin)行保‼️存(cun)。當系統(tong)開始運(yun)行時，通(tong)過按鍵(jian)向存儲(chu)芯片寫(xie)入相關(guan)的參數(shu)，從而保(bao)證流量(liang)測量✨結(jie)果的正(zheng)确。這些(xie)參數與(yu)實際運(yun)行環境(jing)是相關(guan)🔞，通過重(zhong)新寫入(ru)相應參(can)數以适(shi)應新的(de)運行環(huan)境。
2.4 LCD液晶(jing)顯示模(mo)塊
　　顯示(shi)模塊選(xuan)擇的是(shi)LCD12864,用于實(shi)時顯示(shi)流量計(ji)所測量(liang)的瞬時(shi)流量和(he)累計流(liu)量。LCD12864是由(you)128*64個液晶(jing)顯示點(dian)組成的(de)一個128列(lie)*64行的陣(zhen)列🏃🏻，自帶(dai)中文字(zi)庫，既可(ke)以顯示(shi)字💘母也(ye)可以顯(xian)示✨漢字(zi)及圖形(xing)。
3 流量計(ji)軟件設(she)計
3.1 軟件(jian)設計總(zong)流程
　　軟(ruan)件的總(zong)體設計(ji)主要包(bao)括這幾(ji)個方面(mian)：系統初(chu)始化程(cheng)序，LCD顯示(shi)程序，流(liu)量測量(liang)數據處(chu)理，數據(ju)存儲程(cheng)序以及(ji)基于modbus協(xie)議的RS232串(chuan)口通信(xin)程序。如(ru)圖2所示(shi)。

　　系統(tong)初始化(hua)程序主(zhu)要用于(yu)微處理(li)器各GPIO功(gong)能引腳(jiao)的選擇(ze)、系統時(shi)鍾配置(zhi)、中斷初(chu)始化及(ji)優先級(ji)配置以(yi)及LCD液晶(jing)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻屏初始(shi)化👅。微處(chu)理器LPC1766在(zai)modbus主從通(tong)信協議(yi)中處于(yu)從機地(di)位，爲了(le)實現标(biao)準的modbus協(xie)議📐，采用(yong)了移植(zhi)freemodbus源代碼(ma)的方式(shi)。因此串(chuan)口通信(xin)程序所(suo)做的隻(zhi)是根據(ju)LPC1766的芯片(pian)手冊對(dui)串口通(tong)信方式(shi)進行設(she)置和開(kai)啓🏃🏻串口(kou)中斷。按(an)🔞鍵🈚程序(xu)主要作(zuo)用是爲(wei)了實現(xian)人機交(jiao)互功能(neng)，主要用(yong)了四個(ge)按鍵，分(fen)别用于(yu)參數設(she)置時的(de)确認，返(fan)回，增大(da)和減小(xiao)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(chu)脈沖信(xin)号的頻(pin)率與其(qi)流🈚量大(da)小相關(guan)，并在一(yi)般情況(kuang)下，有f=Kqv
　　式(shi)中，K爲傳(chuan)感器的(de)儀表系(xi)數，并在(zai)其測量(liang)範圍内(nei)，對qv而言(yan)㊙️，K相當💘于(yu)⭕一個常(chang)數，通常(chang)由流量(liang)儀表廠(chang)商經過(guo)多次實(shi)驗測得(de)并由提(ti)供給用(yong)戶直接(jie)使用。qv爲(wei)通過傳(chuan)感器流(liu)體的體(ti)積流量(liang)。由此可(ke)以看出(chu)，對于流(liu)量😄的測(ce)量隻須(xu)要測量(liang)傳感器(qi)輸☔出的(de)脈沖數(shu)。脈沖信(xin)号的采(cai)集采用(yong)兩個定(ding)時器，一(yi)個用作(zuo)計數模(mo)式用于(yu)對脈沖(chong)計數🌈，另(ling)一個用(yong)作重複(fu)定時器(qi)，得到單(dan)位時間(jian)内的脈(mo)沖數。單(dan)位時間(jian)内的脈(mo)沖數乘(cheng)以儀表(biao)🎯系💋數再(zai)乘以相(xiang)應的❄️補(bu)償系數(shu)，便得到(dao)了瞬時(shi)流量。最(zui)後，将瞬(shun)時流量(liang)累加到(dao)累積流(liu)量中，并(bing)在顯✉️示(shi)屏上顯(xian)示出來(lai)。此程序(xu)流程圖(tu)如圖3所(suo)示。

3.3 液(ye)晶屏顯(xian)示程序(xu)
　　該程序(xu)主要用(yong)于實時(shi)更新流(liu)量信息(xi)，微處理(li)器與上(shang)位機通(tong)過RS232接口(kou)以modbus協議(yi)進行通(tong)信。最後(hou)，該設計(ji)液晶屏(ping)上所顯(xian)示👄的流(liu)量信息(xi)與上位(wei)機軟件(jian)所顯示(shi)的數據(ju)如圖4所(suo)示。

4 總結(jie)
　　流量計(ji)量在國(guo)家生活(huo)的各種(zhong)方面都(dou)有着廣(guang)泛應用(yong)，從工業(ye)農業産(chan)品生産(chan)到國防(fang)經濟和(he)基礎設(she)施建設(she)、從科♌學(xue)技術的(de)理論研(yan)究到環(huan)境保護(hu)，從資源(yuan)節約到(dao)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(tong)過實現(xian)對水流(liu)量的檢(jian)測，可使(shi)人們進(jin)一步提(ti)高水的(de)利用效(xiao)率，從而(er)達到節(jie)約用水(shui)的目的(de)。

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