摘要：設計(jì)了電容式渦街(jiē)流量計 二次儀(yi)表的電路部分(fèn),其中包括前置(zhi)放大電路、濾波(bo)電路、整📱形電路(lù)組成的信号調(diao)理電路，以MSP430F149單片(piàn)機爲核心的按(àn)鍵接口電路,LCD顯(xiǎn)示接口電路,以(yi)及該二次儀表(biao)供電電路的設(she)計。實驗證明,該(gāi)電路能夠精确(què)實現對電容式(shì)渦♉街流量信✍️号(hao)的控制、處理功(gong)能。
　　電容式渦街(jie)流量計是渦街(jie)流量計中最有(yǒu)發展前途的一(yi)種,它安裝簡單(dan)，維護方便,無需(xū)裝導壓管和固(gu)定支架,可減少(shǎo)故障點☎️。它廣泛(fan)用于管道中液(ye)體、氣體和蒸汽(qi)的測量,具有良(liang)好✌️的通用性和(he)互換性，能滿足(zú)用戶不同的☀️檢(jian)測要求,因此研(yán)究電容式渦街(jiē)流量計将🔞具有(you)極其重要的現(xiàn)實意義。設計了(le)電容式渦街流(liu)量🍓計二次儀表(biǎo)電路，該電路以(yǐ)MSP430F149單片機爲核心(xin),設計了信号調(diao)理電路,低功耗(hao)微處理器系統(tong),二次儀表供電(dian)電👨‍❤️‍👨路。該電路具(jù)有低成本、低功(gong)耗、高精度的特(te)點,具有廣闊的(de)市場應用前景(jǐng)。
1二次儀表電路(lù)的工作過程
　　電(diàn)容式渦街流量(liàng)傳感器把檢測(cè)到的渦街信号(hao)，經過信㊙️号調🌈理(li)電路處理後,送(song)到MSP430F149的P1.1口,利用該(gāi)I/O口具有🚶的定時(shi)器A捕獲中斷功(gong)能，同時利用定(ding)時器B模塊,讀人(ren)捕獲的時間,獲(huo)得信号的頻率(lü),再根據儀表參(can)數,可以計算🌈出(chū)瞬時流💃🏻量值、累(lei)積流量值,送到(dào)指定的🚩RAM數據緩(huǎn)沖區供LCD實時顯(xian)示。
2信号調理電(dian)路設計
　　環行電(diàn)路輸出的信号(hao)低于毫伏級,需(xu)要對采集到❤️的(de)信号進👅行放大(da)處理。可以通過(guo)恒流源式雙人(ren)單出差動放大(dà)電路,該電路🌏能(neng)抑制零點漂移(yi)，電路如圖1(a)所示(shi);傳感器得到的(de)信号夾雜着噪(zao)聲信号,爲消除(chu)噪聲的幹擾,設(she)計濾波電路,該(gai)電路采🏃🏻‍♂️用無限(xiàn)增益多路反饋(kui)😄二階濾波電路(lu),該電路過渡帶(dài)窄,能改善渦街(jie)信号的頻率特(te)性,濾波電路如(rú)圖1(b)所示;信号放(fàng)大濾波電路後(hou)✉️,爲便于單片機(ji)計數,需要對信(xìn)号進行整形處(chu)理。整形電路通(tong)過施密特觸發(fā)器電路🐇産生方(fāng)波信号,電路如(ru)圖1(c)所示;通過設(she)置可調電位器(qì)R8的阻值,設定門(mén)限電壓,将輸人(rén)信号轉換成脈(mo)沖信号輸人單(dān)片機的P1.1端口。利(li)用P1.1端口可以設(she)置爲捕👣獲方式(shi)獲取流量信号(hao)頻率。
 
3低功耗微(wēi)處理器系統設(she)計
3.1鍵盤接口電(dian)路
　　現場測量儀(yí)表在使用時,需(xū)要根據不同管(guan)道直徑✨、流體介(jie)質、溫度、氣壓、黏(nián)滞系數等改變(bian)或修正相關參(cān)數😄,來計算體積(ji)流量或🤩質量流(liu)量,所以儀表必(bì)須🔱有可以現場(chǎng)修正的鍵盤。設(shè)計♍采用獨立式(shì)鍵盤來修改相(xiang)關參數值，鍵盤(pan)電路主📱要利用(yong)MSP430單片機的I0端口(kǒu)來進行設計。它(ta)的6組端㊙️口的每(mei)組8個IV0管腳可以(yi)單🚶‍♀️獨設置成輸(shū)人或者輸出,且(qie)每🚶個都可獨立(lì)讀寫。如圖2所示(shi)爲🏃🏻鍵盤接口電(dian)路,，利用P2端口的(de)每個管腳還可(kě)以單獨設置爲(wèi)中斷或隻讀口(kou)分别與P2.0~P2.4依次連(lián)接。按鍵功能分(fèn)别是返回☔鍵、右(yòu)移鍵、增1鍵、左移(yi)鍵、修改🈚鍵。當修(xiū)改鍵有按鍵動(dòng)作時觸發鍵盤(pan)中斷,其它鍵按(àn)下不響應中斷(duan)。當進人中♻️斷後(hòu)按下其它任意(yi)鍵使得對應，P2口(kǒu)由100Q和1kn兩個電阻(zǔ)對3.3V分壓爲高電(dian)平3V,彈起鍵時對(dui)應P2口爲低電平(píng)0,以此作爲鍵盤(pan)掃描判斷。
 
3.2顯示(shi)電路
　　采用低功(gong)耗點陣式字符(fú)液晶顯示器NO-KIA5110的(de)48x84,這是一-種串㊙️行(háng)輸🐅人數據點陣(zhen)式液晶,所占用(yong)的單片機I/0口數(shù)🐆量較少,另外此(ci)液晶💯具有低電(dian)壓供電方式,可(ke)選擇3.3Vce和5Vce的電🔞壓(yā)供電。液晶内部(bu)采用🌈PCD8544,設計爲48行(háng)84列的圖形💋顯示(shì)，所有的顯示功(gong)能集成在一塊(kuài)芯片上,包括LCD電(dian)壓及偏置電壓(ya)發生器，隻須很(hen)少外部元件且(qiě)功耗👣小正常顯(xiǎn)示時的工作電(dian)流在🌈200μA以下,且具(jù)有掉㊙️電模式。這(zhe)些特點非常适(shi)合于電池供電(diàn)的便攜式通信(xìn)🈲設備和測試設(shè)備中㊙️(3.4]。電路結構(gòu)如圖3所示,隻有(you)2、3、4腳同單片機P4.0、P4.1、P4.2相(xiàng)連,使用内部✍️振(zhen)蕩器時令6腳接(jie)高電平,8引腳所(suǒ)接電容是起延(yan)時作用,它影響(xiǎng)掉電時屏幕上(shàng)信息消失速度(du)快慢,通常選0.1μF~10μF。
 
4二(er)次儀表供電電(diàn)路設計
　　MSP430系列單(dān)片機的工作電(dian)源--般是1.8V~3.6V,并且功(gong)耗極低,電池電(dian)壓通過W7805轉換成(chéng)+5V電源。如圖4所示(shi)，該芯片輸人5V,輸(shu)出電壓爲3.3V,電流(liu)爲800mA,完全能滿足(zú)大多數低功耗(hào)應用場合的要(yao)🐆求,也能滿足本(běn)系統的功耗要(yao)求。
 
5結論
　　設計了(le)電容式渦街流(liu)量計二次儀表(biao)的電路,該電路(lu)由信🍉号調理電(diàn)路、低功耗微處(chu)理器系統、二次(cì)儀✂️表供🐅電電路(lù)組成。實🈲驗驗證(zhèng)了該電路的正(zhèng)确性.和可靠性(xing),而且該電路還(hái)具有結構簡單(dan)、價格低廉的♌優(you)點，具有廣闊的(de)市場應用前景(jǐng)。

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