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        基于MSP430FW427單片機的無磁水表設計

        作者: 時間:2013-05-21 來源:網絡 收藏

        1 MSP430FW42x介紹

        MSP430FW42x系列是TI公司針對電子式流量與旋轉運動檢測最新開發的專用MCU芯片,它將超低功耗MCU、旋轉掃描接口(SCAN IF)和液晶顯示LCD驅動模塊完美地結合在一起。該器件的超低功耗結構和流量檢測模塊不僅延長了電池的壽命,同時還提高了儀表的精度與性能。MSP430FW42x的典型應用包括熱量儀表、熱水和冷水儀表、氣體儀表和工業流量計、風力計以及其他旋轉檢測應用。

        2 流量測量的原理

        2.1 基本原理

        一個由葉輪或螺旋齒輪構成的機械裝置把流體流動轉換為轉動,這種轉換能夠實現對流體流量的測量。

        把一個諧振回路中的電感置于葉輪的上方可以檢測到葉輪的轉動,葉輪的一半敷有銅或其他有阻尼性的金屬。由電感在葉輪上方的位置決定諧振回路的阻尼系數,電感位于區域a時,回路的阻尼系數高于電感位于區域b時。通過測量諧振回路的不同阻尼系數,可以實現對轉動的測量。圖1為測量原理示意圖。

        基于MSP430FW427單片機的無磁水表設計

        2.2 振蕩測試法

        圖2給出了2個傳感器位于不同區域時的振蕩波形,MSP430FW42x單片機采用振蕩測試法把不同的衰減幅度轉換為數字信號進行測量。這種方法把圖2中的傳感器1的減幅系數表示為L,傳感器2的減幅系數表示為H。

        基于MSP430FW427單片機的無磁水表設計

        2.3 信號處理

        隨著葉輪轉動,傳感器l和傳感器2的信號隨之不斷改變。圖3給出了兩個傳感器的狀態變化,如果知道前一個狀態和新的狀態,則同時可以得出旋轉的方向。增計數:由狀態d變化到狀態a;減計數:由狀態b變化到狀態a。

        基于MSP430FW427單片機的無磁水表設計

        3 采用單片機設計的

        采用單片機設計水表具有非常簡單的電路結構,流量測量部分由單片機內置SCAN IF模塊完成。圖4為采用MSP430FW427單片機設計的系統原理框圖。

        4 SCAN IF模塊設計

        SCAN IF模塊能夠在低功耗下自動檢測線性或旋轉的運動。SCAN IF模塊如圖5所示,由3部分組成:模擬前端(AFE)、信號處理狀態機(PSM)和定時狀態機(TSM)。其中模擬前端激勵傳感器,檢測信號并把信號轉換為數字形式;這些數字信號進入信號處理狀態機,信號處理狀態機根據這些信號分析并計數旋轉運動;定時狀態機控制模擬前端和信號處理狀態機。


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