【摘要】我(wǒ)國水資源在總量(liàng)上是一個大國，而(er)在人均占🌍有量上(shang)卻🈚是一個名副其(qí)實的小國。我國水(shuǐ)資源總量約占🌈世(shi)界水資源總量的(de)6%。但是我國的人口(kou)數量太大，我國人(rén)🔆均占有量隻有世(shi)界水平的1/4，是名副(fu)其實的水資源貧(pin)乏國家之一。因此(cǐ)，節約用水在我國(guo)更具有現實意義(yi)。節約用水離不開(kai)㊙️流量檢測技術的(de)支持，渦💘輪☁️式的流(liu)量測量技術精度(dù)高，可🚶‍♀️重複性好，且(qiě)更适于對潔淨的(de)介質進行測量，廣(guǎng)泛應用🐕于水流量(liàng)測量領域内。
0 引言(yán)
　　 流量計 ，通常指用(yong)于進行測量管道(dao)中的流體流量的(de)一種儀表。流量計(ji)量屬于計量科學(xue)技術的一個分支(zhī)，也是其中一個不(bu)可或缺的組成部(bù)分，因爲它與國民(min)經濟、國防建設以(yǐ)及科學研究密切(qiē)聯系。在工業中，流(liú)量計量的作用至(zhi)關重要，因爲準确(què)的流量計量與工(gōng)業産品質量和生(shēng)産效率密切相關(guan)[1]。基于渦輪流量傳(chuan)感器的水流量計(jì)設計，可實時顯示(shi)水的瞬時流量和(he)累積流量，通過對(dui)EEPROM中參數的設置可(kě)調整系統測量時(shí)的環境參數，以适(shì)應各種不同條件(jian)下的水流量測量(liang)。

1 流量計(ji)總體設計
　　流量計(jì)主要由ARM微處理器(qi)，串口通信模塊，數(shu)據存儲模✏️塊，液晶(jing)顯👅示屏模塊以及(ji)按鍵模塊組成。總(zǒng)體框架如圖1所示(shì)。系㊙️統初始上電，等(deng)待用戶按鍵選擇(ze)，讀寫EEPROM中的儀表系(xi)數，密度，線性修正(zheng)參數等具體參數(shù)⭐，接收傳感器所傳(chuán)入的脈沖并對其(qí)計數，内部進行數(shù)據處理計算出脈(mò)沖的頻率，按照傳(chuán)感器提供的流量(liang)計算公式和參數(shu)計算出瞬時流量(liàng)和累計流量并顯(xiǎn)示于LCD12864液晶顯示屏(ping)上。
2? 流量計硬件設(shè)計
2.1? 微處理器最小(xiao)系統
　　采用的微處(chù)理器爲NXP公司的M3系(xì)列LPC1766，它具有三級流(liú)水線和哈佛結構(gòu)[2]，功耗低，性能高，并(bing)且包含了衆多外(wài)設。此外，M3内核還爲(wèi)LPC1766提供了一個能夠(gòu)降低中斷延時🧑🏾‍🤝‍🧑🏼和(he)實現高效處理中(zhōng)斷👈的嵌套向量中(zhōng)🈲斷處理器。
2.2? 串口通(tōng)信模塊
　　單片機串(chuan)口爲TTL電平标準，即(ji)+5V和0V分别代表邏輯(ji)“1”和“0”。由于TTL和🌈RS232高低💰電(dian)平的邏輯和範圍(wéi)不同，故這兩種标(biao)準串口之間的連(lian)🈲接首先應進行電(diàn)平轉換。采用sp3232芯片(piàn)轉換LPC1766串口的TTL電平(ping)與上位機串口相(xiàng)連，進行RS232通信。TTL到RS232電(dian)平轉換電路。注意(yì)，RS232電平較高，接通瞬(shun)間可能會産生非(fēi)常高的瞬時電湧(yong)，這個電湧電流可(ke)能會擊毀SP3232，所以在(zai)使用這個芯片時(shi)應拔🌈插之前進行(háng)斷電操作，避免熱(rè)⭐拔插。
2.3 數據存儲模(mó)塊
　　EEPROM主要是用來存(cún)儲一些與測量相(xiang)關的參數和測量(liàng)的數據。所選的是(shì)串行EEPROM存儲芯片93C66,大(dà)小512B，可配置成8位📧或(huò)者16位結構，它通過(guò)♊SPI總線和LPC1766相連，對流(liu)量測量參數進行(háng)保存。當系統開始(shi)運行時，通過按鍵(jian)向存儲芯片寫入(ru)相關的參數，從而(er)保證🔞流量測量結(jie)果的正确。這些參(cān)數與實際運行環(huan)境是相關，通過重(zhong)新寫✌️入相應參數(shu)以适應新的運行(hang)環境。
2.4 LCD液晶顯示模(mó)塊
　　顯示模塊選擇(ze)的是LCD12864,用于實時顯(xian)示流量計所測量(liang)的瞬時流量和累(lèi)計流量。LCD12864是由128*64個液(ye)晶顯示點組成的(de)一❗個128列*64行的陣列(liè)，自帶中文字庫，既(jì)可以顯示字母也(yě)可以顯示漢字及(jí)圖形。
3 流量計軟件(jiàn)設計
3.1 軟件設計總(zong)流程
　　軟件的總體(tǐ)設計主要包括這(zhe)幾個方面：系統初(chū)始化程序，LCD顯示程(cheng)序，流量測量數據(jù)處理，數據存儲程(cheng)序以及基于modbus協議(yì)的RS232串口通信程序(xù)。如圖2所示。

　　系統初始化程序(xu)主要用于微處理(lǐ)器各GPIO功能引腳的(de)選擇、系統時鍾配(pèi)置、中斷初始化及(jí)優先級配置以及(ji)LCD液晶屏初始化。微(wēi)處🏃🏻‍♂️理器LPC1766在modbus主從通(tong)信協議中處于從(cong)機地位，爲了實㊙️現(xiàn)标準的modbus協議，采用(yòng)了移植🌂freemodbus源代碼的(de)方式。因此串口通(tong)信程序所做的隻(zhī)是根據LPC1766的芯片手(shou)冊對串口通信方(fāng)式進行設置和開(kāi)啓🌈串口中斷。按🔞鍵(jian)程序主要作用是(shì)爲了實現人機交(jiao)互功能，主要用了(le)四個按鍵，分别用(yòng)于參數設置時💘的(de)💛确認，返回，增大和(he)減小功能。
3.2 流量測(ce)量程序
　　渦輪式流(liú)量傳感器輸出脈(mò)沖信号的頻率與(yǔ)其流量大小相關(guān)，并在一般情況下(xià)，有f=Kqv
　　式中，K爲傳感器(qì)的儀表系數，并在(zài)其測量範圍内，對(duì)qv而🆚言，K相當于一個(gè)常數，通常由流量(liàng)儀表廠商經過多(duo)次實驗測得并由(you)提供給用戶直接(jie)使用。qv爲通過傳感(gǎn)器流體的體積流(liu)量。由此可以看☎️出(chū)，對于流量的測量(liang)隻須要測量✏️傳感(gan)器輸出的脈沖數(shù)。脈沖信号的采集(ji)采用兩個定時🍉器(qì)，一個用作💚計數模(mo)式用🔱于對脈沖計(jì)數，另一個用作重(zhòng)複定時器，得到單(dan)位時間内的脈沖(chong)數🌈。單位時間内的(de)脈沖數乘以儀表(biao)系數再乘以相應(yīng)的補償系數，便得(dé)到了瞬時流量。最(zui)後，将瞬👄時流量累(lei)加💋到累積流量中(zhong)，并在顯示屏⛱️上顯(xian)示出來。此程序流(liú)程🈲圖如圖3所示。

3.3 液晶(jīng)屏顯示程序
　　該程(cheng)序主要用于實時(shí)更新流量信息，微(wēi)處理器與上💘位機(ji)🐅通過✍️RS232接口以modbus協議(yi)進行通信。最後，該(gāi)設計液晶屏上所(suǒ)顯示的流量信🛀🏻息(xi)與上位機軟件所(suǒ)顯示的數據如圖(tu)4所示。

4 總結
　　流量計(ji)量在國家生活的(de)各種方面都有着(zhe)廣泛應用，從工業(ye)農☁️業産品生産到(dào)國防經濟和基礎(chǔ)設施建設、從科🌈學(xue)技🔅術的理論📐研究(jiu)到環境保護，從資(zi)源節約到與人民(mín)生活中㊙️用到的生(shēng)活資源的計量，都(dou)有着流量㊙️計量的(de)參與。通過實🏒現對(duì)水流量的檢測，可(ke)使人們進一步提(tí)高水的利用效率(lü)，從而達到節🔅約用(yong)水的目的。

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