基于多處理器技術(shù)的渦街流量計(jì)

0 引言
渦街流量計(jì)因其介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)可動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)渦街流量計(jì)采用模擬信號(hào)處理方法，抗干擾能力差，且一般采用4～20mA的模擬量輸出，因此不能滿足當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展和分布式控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性的要求。
針對(duì)渦街流量計(jì)在低流速測(cè)量和信號(hào)輸出方面存在的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了基于多處理器技術(shù)的帶PROFIBUS-DP接口的渦街流量計(jì)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)從抗干擾、低功耗和帶總線接口三個(gè)角度出發(fā)，主要分為四大部分：模擬信號(hào)預(yù)處理電路、控制及傳輸電路、數(shù)字信號(hào)處理電路和PROFIBUS-DP接口電路。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。基于單片機(jī)和DSP相結(jié)合的雙核技術(shù)，可以充分發(fā)揮 MSP430強(qiáng)大的控制功能和DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，來(lái)解決渦街流量計(jì)的抗干擾問(wèn)題，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。選用同類產(chǎn)品中超低功耗型號(hào)的DSP 和單片機(jī)，低功耗的系統(tǒng)外圍芯片；充分利用MSP430單片機(jī)的高集成度和DSP的HPI接口的強(qiáng)大功能，省去需要外接的12位A／D和用于存放DSP程序的Flash ROM，降低系統(tǒng)的功耗。SPC3集成了PROFIBUS-DP物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的完整協(xié)議，為渦街流量計(jì)的總線接口提供了廉價(jià)的配置方案。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便，既節(jié)約了成本，又縮小了體積。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 模擬信號(hào)預(yù)處理電路
模擬信號(hào)預(yù)處理電路包括電荷放大器、差動(dòng)放大器和抗混迭濾波器。模擬信號(hào)預(yù)處理電路通過(guò)以運(yùn)算放大器為主體的模擬電路對(duì)采集到的電荷信號(hào)進(jìn)行三方面的處理：通過(guò)輸入級(jí)的電荷放大器將渦街傳感器壓電檢測(cè)元件輸出的交變電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；通過(guò)差動(dòng)放大器和其它級(jí)電路的放大功能實(shí)現(xiàn)交變信號(hào)的幅值放大；通過(guò)抗混迭濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)之前的抗混迭濾波。