基于MSP430的流量檢測儀設(shè)計(jì)

0 引言

對(duì)于傳統(tǒng)流量檢測系統(tǒng)而言，其多數(shù)選用的是電磁傳感器，而電磁傳感器易受外界磁場的影響而導(dǎo)致流量計(jì)量的不正確，MSP430單片機(jī)作為一種超低功耗的16位混合信號(hào)處理器，其在流量檢測中的應(yīng)用得到了越來越廣泛的應(yīng)用，因此，本文重點(diǎn)就基于MSP430單片機(jī)的流量檢測儀的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1.以MSP430單片機(jī)為基礎(chǔ)的流量檢測儀的工作原理分析

考慮到流量檢測儀低功耗等方面的特性，控制器選用的為MSP430F149,具體而言，此流量檢測儀的工作原理如下：當(dāng)液體經(jīng)過流量檢測儀的過程中，檢測儀內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)磁盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，因而旋轉(zhuǎn)磁盤上所設(shè)置的磁鋼會(huì)觸發(fā)傳感器，并使其發(fā)出極為微弱的電信號(hào)，通過將此信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)放大和濾波之后，信號(hào)通過輸出進(jìn)入到檢測儀的CPU中，CPU計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行輸入，而后系統(tǒng)周期對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行讀取，并借助于相應(yīng)的軟件對(duì)流量進(jìn)行計(jì)算，后經(jīng)處理形成所謂的差動(dòng)信號(hào)，此差動(dòng)信號(hào)以脈沖的形式傳送至顯示器中進(jìn)行顯示，這樣其參數(shù)及流量信息可通過MSP430F149的I/O接口進(jìn)行輸入/輸出。

2.基于MSP430單片機(jī)的流量檢測儀的設(shè)計(jì)分析

2.1 電路的設(shè)計(jì)

流量檢測儀的控制器采用的是TI公司所生產(chǎn)的MSP430149單片機(jī)，通過對(duì)流量檢測儀的幾個(gè)主要功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1)溫度檢測模塊，此模塊主要包括了溫度傳感器與差動(dòng)放大器，此模塊通過溫度傳感器將信號(hào)傳送至差送放大器中，信號(hào)經(jīng)放大后輸入至MSP430F149之中，經(jīng)單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口對(duì)信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理及保存。本系統(tǒng)所采用的溫度傳感器其熱電阻為PT100.

2)流量檢測模塊，此模塊包括流量傳感器與整形電路，當(dāng)一定量的液體經(jīng)過傳感器時(shí)，傳感器會(huì)產(chǎn)生脈沖，這樣，通過所得脈沖數(shù)即可進(jìn)行流量的計(jì)算。系統(tǒng)所采用的流量傳感器為WG系列的韋根傳感器，其原理如下：傳感器中的合金材料具有磁性雙穩(wěn)態(tài)功能，這樣受到外磁場激發(fā)后，其磁化方向會(huì)瞬間進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并在檢測線圈中產(chǎn)生電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了磁電之間的轉(zhuǎn)換。

3)通信模塊，此模塊主要包括了NRF-401無線通信電路以及RS485通信接口。對(duì)于RS485接口而言，其芯片采用的是TI公司生產(chǎn)的SN75LBC184,其使用的為單一電源VCC,3-5.5V電壓范圍之內(nèi)均可正常進(jìn)行工作，并能有效實(shí)現(xiàn)TTL到485間的轉(zhuǎn)換。

對(duì)于無線串行接口電路而言，其采用的是NRF401無線通訊芯片，并應(yīng)用了FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，因此工作過程中的最高速率可達(dá)20kb/s.此外，還可對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，發(fā)射過程中的最大功率為+10dBm.

4)對(duì)于液晶顯示模塊而言，其主要功能即對(duì)當(dāng)前液體的流量進(jìn)行顯示。