液体涡轮流量计一款新型液体涡轮流量计的数采设计( 二 )

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脉冲输出模块脉冲输出模块主要由高速光耦隔离器和稳压电路组成。脉冲输出通过控制P1.4端口的高低电平反转来实现。考虑到仪表的安全性，流量计的脉冲输出模块需要隔离保护。系统采用高速低功耗CMOS信号隔离器。AD421的输出电压用于连接单片机，用户检测终端由用户供电。由于用户通常提供DC12 V或DC24 V电源，稳压器Z1用于稳定5 V，以向光耦合器的另一端供电。脉冲输出电路如图3所示。图3中，VW+和VW-是用户提供的DC12 V或DC24 V电源的外部输入端，Q1和Q2是三极管。在脉冲输出过程中，当P1.4和P_OUT为高电平时，Q1导通，Q2截止，节点Pulse-O输出高电平。当P1.4和P_OUT为低电平时，Q1断开，Q2接通，节点Pulse-O输出低电平。

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累积流量存储为了存储诸如累积流量、每个流量段的流量系数、脉冲输出等效系数和流量范围等重要数据，在系统外部扩展了铁电存储器FM24CL16。FM24CL16的工作模式基于I2C总线，可与C8051F020连接
单片机硬件上的SMBus兼容性。
显示和键盘处理模块的显示模块采用长沙太阳曼有限公司生产的SMS2411液晶屏，第一行显示10位总累计流量，第二行显示6位单次累计流量和3位液体温度，第三行显示5位瞬时流量。此外，显示模块还用于键盘设置过程中的各种提示。键盘使用4个按键，直接连接单片机的P3端口，采用查询方式。按键时，执行相应的功能。键盘设置主要用于设置和查看各流量段的流量系数、脉冲输出当量和流量范围。
软件设计
测量系统软件的开发平台采用KeiluVision3，编程采用C语言。单片机上电后，进行初始化，加载HART协议，打开中断，等待上位机的HART帧到达，读取铁电存储器的数据，有键执行键盘操作；如果没有按键，总累计流量、瞬时流量、单次累计流量和温度的显示会定期刷新。流量值定时查询、脉冲输出、HART串行通信均由中断触发，脉冲输出由工作在软件定时模式下的PCA定时器实现。中断程序是整个系统软件设计的关键，设计中要注意两个问题:①流量参数的计算和脉冲输出的配置在定时器T3中断内完成，T3中断内的程序要尽可能简洁；②②PCA定时器的中断应设置为高优先级。HART通信协议采用问答方式，即上位机(主机)向下位机(从机)发送命令，下位机应答。当主机消息到达时，下位机响应串口中断，接收和发送数据。主循环程序还包括温度压力检测、LCD显示、4 ~ 20 mA电流输出、累计流量写入铁电性等子程序模块。系统主要功能流程如图4所示，脉冲采集输出流程如图5所示。