【摘要】我(wo)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(shì)界水資🛀源總🏃🏻量的(de)6%。但是我國的人口(kǒu)數量太大，我國人(ren)均占有量隻有世(shi)界水平的1/4，是名副(fù)其實的水資源貧(pin)乏國家之一⭐。因此(ci)，節約用水在我國(guó)更具有現實意義(yi)。節約用水離不開(kāi)流量檢測技術的(de)支持，渦輪式的流(liú)量測量技術精度(dù)高，可重複性好，且(qie)更适于對潔淨的(de)介質進行測量，廣(guǎng)泛應用于水流量(liang)測量領域内。
0 引言(yán)
　　 流量計 ，通常指用(yòng)于進行測量管道(dao)中的流體流量的(de)一種儀表。流量計(jì)量屬于計量科學(xue)技術的一個分支(zhi)，也是其中一個不(bú)可或缺的組成部(bu)分，因爲它與國民(min)經濟、國防建設以(yi)及科學研究密切(qie)聯系。在工業中，流(liu)量計量的作用至(zhì)關重要，因爲準确(que)的流量計量與工(gong)業産品質量和生(shēng)産效率密切相關(guān)[1]。基于渦輪流量傳(chuán)感器的水流量計(jì)設計，可實時顯示(shì)水的瞬時流量和(he)累積流量，通過對(duì)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(ji)主要由ARM微處理器(qi)，串口通信模塊，數(shù)據存儲模塊，液📐晶(jīng)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(děng)待用戶按鍵選擇(zé)，讀寫EEPROM中的儀表系(xi)🛀數，密度，線性修正(zhèng)參數等具體參數(shu)，接收傳感器所傳(chuán)入💔的脈沖并對其(qi)計數，内部進行👈數(shu)據處理計算出脈(mò)沖的頻率，按照傳(chuán)🥵感器提供的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liàng)計算公式⭕和參數(shù)計算出瞬時流量(liang)和累🔞計流🤩量并顯(xian)示于LCD12864液晶顯示屏(píng)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(wai)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(hé)實現高效處理中(zhōng)斷的嵌套向量中(zhong)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(jí)+5V和0V分别代表邏輯(ji)“1”和“0”。由于TTL和RS232高♍低電(diàn)㊙️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(dian)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(xiang)連，進行RS232通信。TTL到RS232電(dian)平轉換電路。注意(yi)🏃，RS232電平較高，接通瞬(shun)間可能會産生非(fei)常高的瞬時電湧(yong)，這個電湧電流可(ke)能會擊毀💃🏻SP3232，所以在(zài)使用✏️這個芯片時(shí)應拔🈲插之前進行(háng)斷電操作，避免熱(re)拔插。
2.3 數據存儲模(mó)塊
　　EEPROM主要是用來存(cun)儲一些與測量相(xiàng)關的參數和測量(liang)的數據。所選的是(shì)串行EEPROM存儲芯片93C66,大(da)小512B，可配置成8位或(huò)者16位結構，它通過(guo)SPI總線和LPC1766相連，對流(liu)量測量參數進行(hang)保存。當系統開始(shi)運行時，通過按鍵(jiàn)向存儲芯片寫入(ru)相關的參數，從而(ér)保證流量測量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻結(jié)果的正确。這些參(can)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(háng)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(xiǎn)示流量計所測量(liàng)的❤️瞬時❄️流量和累(lèi)計流量。LCD12864是由128*64個液(yè)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(ye)可以顯示漢字及(ji)⭐圖形。
3 流量計軟件(jian)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(zhè)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(xù)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(jí)LCD液晶屏初始化。微(wēi)處理器LPC1766在modbus主從通(tōng)信協議中處于從(cóng)💛機地位，爲了實現(xian)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(tōng)信📞程序所做的隻(zhī)是根據LPC1766的芯片手(shǒu)冊對串口通信方(fang)式進行設置和開(kai)啓串口中斷。按鍵(jiàn)程序主要作用是(shì)爲了實現人機交(jiāo)♉互功能，主要用了(le)四個按鍵，分别用(yong)于參數設置時的(de)确認，返回，增大和(hé)👨‍❤️‍👨減小功能。
3.2 流量測(ce)量程序
　　渦輪式流(liu)量傳感器輸出脈(mo)沖信号的頻率與(yǔ)其流量大小🌈相關(guān)，并在一般情況下(xia)，有f=Kqv
　　式中，K爲傳感器(qì)的儀表系數，并在(zai)其測量範圍内，對(dui)qv而言，K相當于一個(ge)常數，通常由流量(liàng)儀表廠商經過多(duō)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(liàng)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(ji)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(ying)的✂️補償系數，便得(de)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(xiǎn)示出來。此程序流(liu)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(shi)更新流量信息，微(wei)處理器與上✌️位機(jī)通過RS232接口以modbus協議(yì)進行通信。最後，該(gai)設計液🔱晶屏上所(suǒ)顯示的流量信息(xī)與上位機軟件所(suo)顯示的數據如圖(tú)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(yè)農業産品生産到(dào)國防經濟和基礎(chu)設施建設、從科學(xue)技術的理論研究(jiū)到環境保護，從資(zi)源節約到與人民(mín)生活中用到的生(sheng)活資源的計量，都(dou)有着流量計量的(de)參與。通過實現對(dui)水流量的檢測，可(ke)使人們進一步提(ti)高水的利用效率(lü)，從而達到節約用(yong)水的目的🍓。

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