外文翻译译文-基于MSP430智能流量积算仪混合型单片机

0中文译文基于MSP430智能流量积算仪混合型单片机摘要根据力学根源泛用于天然气流量测量的事实，一个基于零功率脉冲传感器研制。是基6于MSP430系列单片机的设计（单片机）加上先进的电子电路和软件，并发展成为一个聪明的脑袋多功能和数字显示。理论分析和实验结果表明，智能流量积算仪具有精度高，功耗低性能良好。与同类产品相比，该设计具有硬件结构简单、高可靠性和低成本。设计可以在温度低至30C工作，并具有较强的抗干扰能力。不限于罗茨流量计的积算仪，可以与其他脉冲式仪器工作的数据处理。该设计已被证明是可行的。指数terms-msp430f149，流量积算仪，韦根传感器，仪表系数。1、引言工业流量计有不同种类，多达60种，这样的品种是因为任何单一类型的流量计都有其优点，但同时测量范围。没有，任何液体流量计，在任何范围和任何条件。精确测量要求正确选择流量计。流量测量本身是一项复杂的技术，这样的流量计种类繁多，增加了测量难度。因此，对于某些应用程序，选择合适的流量表可以是一个高度技术性的工作，这需要一个仔细的分析和权衡的各种因素相关的测量。研究表的核心控制模块是德克萨斯仪器（TI）MSP430F149单片机。该单片机具有超低功耗、16位微处理器、嵌入式高精度模数转换器、串行通信接口、硬件乘法器和抗干扰能力。其他的功能，包括小尺寸、高速度和强大的I/O驱动能力使msp43of149计算和精确控制气体流量测量。二、MSP430单片机的描述TIMSP430低功耗微控制器集成多种外围设备根据不同的应用。他们提供五种不同的低功耗模式，延长电池寿命的便携式测量设备。强大的混合信号处理器RISCCPU具有16位寄存器和常数发生器，从而优化代码效率。数控振荡器允许从低功耗模式主动模式我6microseconds.msp430x13x和msp430x14x过渡（1）微控制器是由两个嵌入式16位定时器，一个快速的12位AD转换器，一个或两个通用同步/异步串行通信接口和48个I/Opins.msp430记忆是建立在“冯纽曼结构”，其中ROM、RAM和外部模块的连接由同一组的地址和数据总线。因此，同样的命令可用于访问只读存储器，内存或外部模块，或执行该1程序在内存中。ROM，RAM，SFR和外部模块，它们都坐落在相同的地址空间，随着网络的寻址空间。三、核心控制模块和外部硬件模块使用TI单片机核心控制模块msp43of149。通过内部的数字控制振荡器产生的时钟信号（DCO）设置为IMHz。定时器作为外部32.768kHz石英晶体振荡器。该选择可以减少外部干扰的主处理器时钟，因此使时钟更准确。图1：系统结构图系统结构图如图1所示。系统控制器MSP430F149。外部模块包括压力检测仪、温度检测器、脉冲信号检测器、电源模块、键盘模块、液晶显示模块、标准电流输出模块、时钟模块。2、核心控制模块和外部硬件模块使用TI单片机核心控制模块msp43of149。通过内部的数字控制振荡器产生的时钟信号（DCO）设置为IMHz。定时器作为外部32.768kHz石英晶体振荡器。该选择可以减少外部干扰的主处理器时钟，因此使时钟更准确。A、温度和压力单位温度和压力是流量计的重要参数，特别是对温度和压力补偿的测量，测量精度可以直接影响流量测量的精度。为了达到更高的测量精度，本文采用数字温度传感器18b20DS1首先采集温度信号，然后送至A/D转换器在MSP430单片机得到数字输出。温度检测电路如图2所示。2图2温度检测电路图DS18B20，引脚3连接到3V的直流电源，同时通过引脚2实现与微处理器的通信。达拉斯DS118b20，以其独特的1W的协议，实现了通信的一个端口引脚。控制线需要一个上拉电阻（R12为图2所示）。在这样的总线系统中，主控制器通过在设备上的64位独特的代码标识每个设备。每一次读取温度时，信号线都需要较高的位置，然后再放回，主控制器首先降低信号线的特定时间延迟，设定方向作为输出，然后将信号线拉到一定的延迟时间，设定方向作为输入，读取当前端口状态以获得值。通过写作CCH总线主控制器使44h所有DS18B20的温度转换，写CCH和BEH命令总线，最后得到的温度读数转换后。DS18B20数字温度传感器系统具有一系列的优点：结构简单、测量精度高、连接方便、不占用通信电缆，等温度测量范围为0-55C1250C、0.5C和0输出的精度是12位的数字信号与标志。单片机可直接读取温度值，无需转换，避免了复杂的计算和数据处理。此外，数字传输大大提高了抗干扰系统，适合在恶劣环境下的现场温度测量。压力测量，MC压力传感器选择，其测量范围从几下几兆帕。它具有宽工作温度范围（从-0、40、80、0）和高精度的相对误差小于0.25%。压力传感器需要恒功率源。该系统的cosatcfensurel34iuedinhecqstonf压力，lm334提供IMA电压力传感器。然后，压力传感器可以准确地检测电压和输入到放大器。放大后，将压力信号送入单片机中，其中一个/数转换可以处理。由于MSP430F149单片机内部有一个12位的A/D转换模块，其分辨率可以达到2.5V的基地规模0.6mv满足流量计的精度要求。压力检测电路如图3所示。3图3压力检测电路B、脉冲信号检测单元脉冲信号是由韦根传感器检测。韦根传感器是基于韦根效应，以它的发现者命名的，约翰韦根。工作机制（见图4）是：一旦在传感器的双稳态合金材料在交变磁场的刺激下，磁化方向翻转瞬间。当磁场被去除时，它会立即恢复到原来的磁化方向，因此，在周围的合金材料的检测线圈中产生电信号，并实现了磁性开关。该传感器的特点是：无需使用外部电源（零功率），无机械接触，无振动，适合于低功耗仪表应用。其缺点是输出振幅低（只有IV），和脉冲只有大约30微秒。图4工作机制图仪器的工作状态是五行数字显示（见图5）。第一行显示时间，包括年、月、日、小时、分钟。第二行显示温度与摄氏度的单位。第三行显示压力数据。单位是转速。显示上限为10兆帕，满足流量表测量范围。第四行显示了累计流量，4而第五行显示了与单位的瞬时流量，右上方的一个循环用来显示流状态，右下电池的形状是显示电池状态。C、标准输出电流模块图5：液晶屏为了实现其远程传输、流量信号需要转换成电流信号的4-2oma从标准电流输出模块。该模块的核心是用AM402芯片内置。单片机将流量信号转换成PWM脉冲通过调节占空比，然后用AM402把它转换成标准的电流信号进行远程传输4-2oma。当PWM开关的占空比为0，输出为4mA，代表一个最小流量0m3/h，占空比为100%时，输出为20mA，占最大流。24V电源使用4-2oma输出时。D、数据存储单元数据存储功能允许通过键盘设置初始存储时间。智能电表将以一天的时间为基础，以手动设置的初始存储时间为基础保存数据。存储参数包括时间（年，月，小时，分钟）、累计流量、瞬时流量仪表系数，保证历史数据的保存，并使各种参数的访问在一个时刻的仪器。这使得它更容易从远距离的当前和历史数据访问。脉冲频率算法的改进进一步提高了仪器的精度。64K的非易失性铁电存储器对用于数据存储。这种内存有一个8192*8单元的结构，允许无限数量的读写。它可以在10年内保持数据的能力，并且可以在没有延迟的时候写数据。它还具有快速的双线串行端口，总线速度高达1MHz。这些特点使对理想的高速非易失性应用。E、RS-485通信模块在工业应用中，能量和功率的测量设备广泛分布于各个地区，这给设备监测和数据采集带来了不便。随着智能仪器技术的发展，通信技术得到了不断的加强。电流测量仪器大多配备RS-485接口，使其可以使用现场总线实现集中监控和多个测量设备数据采集。5在工业应用中，能量和功率的测量设备广泛分布于各个地区，这给设备监测和数据采集带来了不便。随着智能仪器技术的发展，通信技术得到了不断的加强。电流测量仪器大多配备RS-485接口，使其可以使用现场总线实现集中监控和多个测量设备数据采集。在这项工作中的智能仪器利用微软VisualBasicActiveX控件的控制界面，它提供了流量仪表和水之间的串行通信的便利的环境，实现数据采集和控制功能。积算仪与计算机之间的通信是实现在一个rs45HELF双工方式，积算仪作为下位机与PC控制和监测流量计性能的主控单元。通信波特率大多是9600bps。F、时钟用于外部实时时钟DS1307时钟模块，单片机可以通过直接读取相应的内存芯片获取当前时间值。该程序还可提供数据存储标记。G、电池寿命串行通信模块在单片机内部被分为2个方面：（1）整体同步/异步收发器模块（2）模块支持通过定时器功能的串行通信。这2种串行通信方式都是在系统中使用的。前者是用在和无线数据传输模块，后者用于实时时钟芯片在单片机由内部DCO振荡器产生的时钟信号，即调整为1MHz。定时器使用外部32.768kHz石英晶体振荡器。在流量信号的情况下，供应链管理是一个低功耗模式，与电流只有几个微安的工作。当有血流信号，单片机被唤醒进入工作状态，平均电流400A的锂离子电池容量l6ah可以保证4-5年的累加器正常运行。除了上述这些主要模块，还有其它模块，包括键盘操作、过流保护等支持单位。这些模块可以根据用户的需要选择。3、软件设计在这项工作中的软件设计遵循以下三个原则：1、软件结构清晰、简洁、逻辑性良好；2、程序功能模块化，确保维护方便，管理和连接；3、程序操作实现符号管理。不同程序模块的操作通过状态标志控制。sciik/主程序主程序流程图如图6所示。供应链需要在电源或重置过程中执行启动程序。然后，它判断指示标志依次。当指示标志是有效的，该程序的功能模块的实施。如果是无效的，那么程序将被跳过，程序将跳下一个。经过最后的程序，程序返回到状态后，初始化。在指示标志，液晶显示标志，实时时钟读数指示标志，温度和压力测量指6示标志，和判断脉冲频率的计算指示标志，提供定期中断程序。对于键盘状态指示标志是由中断服务程序提供P2标志。一些指示标志是由其他模块确定的。例如，仪表转换系数的指示器由频率处理模块、测温模块、压力检测模块确定。对于标准电流模块、RS-485通信模块指示标志是由扫描DIP开关确定。数据存储读取DS1307经常确定段到达设定存储时间。如果到达存储时间，程序开始访问数据存储子程序。仪表系数修正模块的功能是有效正确的脉冲数F通过K值的调整，从而使更精确的流量，与理论推导线。仪器系数修正的步骤是：首先确定了仪表系数的实际工作条件，通过理想气体状态方程（天然气作为工业中的理想气体）确定了其在实际工作条件下的状态，并将其计算为新仪器的最近的整系数。推导证明如下：从理想气体方程：=(1)0TVP在方程的两边都除以（1），用于瞬时流量的关系：=(2)0Q流量和仪表系数之间的关系是：Q=(3)Kf36B、脉搏频率的检测与管理K因子，如前所述，基于K-F函数修改，使用脉冲频率f来确定脉冲频率f的k-factor.the测量精度是对K值的精度直接相关。换句话说，如果不准确地测量，下面的测量和计算将有错误。因此，准确测量脉冲频率是高精度测量的基础。按定义，脉冲频率为每单位时间的脉冲数。在正常情况下，己是一个变数。在特定的时刻，它是很难得到的实时脉冲频率。事实上，在大多数情况下，我们需要的是一个短脉冲频率接近的平均频率，在智能头的采样过程中，相邻的样本期间可能有一个脉冲的差异，即使在稳定的状态流。如果采样时间太短，而脉冲数不够，则只有一个脉冲差可以导致较大的误差。另一方面，如果采样时间太长，它将无法快速跟随流量的变化，如反映缓慢的性能。7图6：主程序流程图实验结果表明，在高脉冲频率下，直接获取可以工作。结合滑动平均方法，采样时间可控制在3-5秒。例如，当收集withinw4秒脉冲数为300，可以认为，在这4秒的脉冲频率为300/4=75。一个不太或更多的脉冲在收购过程中，会导致相对误差为0.3，这是相当小的。为了避免直接获取的缺陷，在低流量测量中使用了一种确定频率的方法。也就是说，两个相邻的脉冲之间的周期测量，并计算它的倒数，以获得脉冲频率。在供应链管理中，通过对供应链中的不可计数的测量，实现了精确的测量。MSP430F149单片机具有16位计数器。当外部晶体振荡器是32K，T的测量误差小于0.04微秒。C、上位机通信接口应用VisualBasic6通信模块MSComm控件，和下面的控制模块进行添加：1、一个MSComm控件，mscomml，为程序访问串行端口；2、两个定时器控制模块（timperiodic和timnonperiodic）。timperiodic用于PC发送周期为工具，以便从中获得反馈。timnonperiodic用于控制滞后两周期命令传输之间的时间；3、一个发送，发送周期命令；84、用于显示仪表参数的文本框数；5、数据存储和记录查询的命令按钮。监控软件的关键是如何读取和处理现场仪表获得的实时数据。图7：主程序流程图流量计积算仪触发OnComm（）事件在主机发送数据回来时。在这个事件的处理功能，它首先判断数据的完整性，然后读取数据，所有在一次定义的变量。根据流量计通信协议中定义的内容，对每个字节进行分析，并在显示屏上显示。同时，通过VB文件操作、数据存储在随机文件的路径选择。数据可以通