專利名稱：一種基于rs485流量計(jì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種用于計(jì)量各種輸水渠道流通水量的測量裝置，尤其是一種基于RS485流量計(jì)。
背景技術(shù)：
流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好這一工作，對了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，目前普遍使用的量水儀，要么功能單一或功能較少，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需要額外的輔助設(shè)備；要么功能較全，但體積較大，不方便攜帶，功耗也較大，供電設(shè)備還要額外配置。目前國際上各種流量計(jì)表有上百個(gè)品種，但尚無一種可解決各種介質(zhì)及物性、各種工況與流態(tài)的測量問題，只局限于某一類物質(zhì)。除此之外，目前許多流量計(jì)的實(shí)時(shí)性與測量精度難以滿足測量要求，而且高精度的流量計(jì)的成本比較昂貴。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于RS485流量計(jì)裝置，實(shí)現(xiàn)液體流量的循時(shí)檢測以及流量的顯示，充分利用了 AT89C52具有高性價(jià)比的特點(diǎn)，在不增加硬件資源的前提下，盡量做到硬件“軟化”，提高了儀器的測量精度。
本實(shí)用新型包括流量采集與處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊、MCU微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊、按鍵顯示模塊和RS485通訊接口模塊。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊連接于水位米樣模塊與MCU微處理器之間,所述MCU微處理器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊、按鍵顯示模塊和RS485通訊接口模塊連接，所述流量采集與處理模塊由傳感器進(jìn)行流量信號的提取。通過傳感器采集流量信號然后經(jīng)過信號的調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)進(jìn)行控制。模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片是MCP3221，它要求的電平輸入為+5V，MCP3221采用單電源工作，電壓范圍為2.7V到5.5V，片內(nèi)具有采樣保持電路和自定時(shí)轉(zhuǎn)換功能，MCP3221芯片的VDD腳提供+2.7V到5.5V的電源，為裝置提供工作電源同時(shí)為轉(zhuǎn)換過程提供參考電壓，VSS腳為地(電源參考地)。AIN腳模擬信號輸入端，是SAR轉(zhuǎn)換器的采樣保持電路的輸入引腳，SDA腳串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，SCL腳串行時(shí)鐘信號輸入端。信號調(diào)理電路中電阻R3將傳感器送來的微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)過穩(wěn)壓管D3將電壓幅度限制在5V以下。二極管D2可以削去負(fù)半周的電壓。最后此電壓信號通過射極跟隨器成為滿足A/D轉(zhuǎn)換電平的電壓信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片是MCP3221，它要求的電平輸入為+5V, MCP3221采用單電源工作，電壓范圍為2.7V到5.5V，片內(nèi)具有采樣保持電路和自定時(shí)轉(zhuǎn)換功能，MCP3221芯片的VDD腳提供+2. 7V到5. 5V的電源，為裝置提供工作電源同時(shí)為轉(zhuǎn)換過程提供參考電壓，VSS腳為地(電源參考地)。AIN腳模擬信號輸入端，是SAR轉(zhuǎn)換器的采樣保持電路的輸入引腳，SDA腳串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，SCL腳串行時(shí)鐘信號輸入端。MCU微處理器模塊包括AT89C52芯片與X5045構(gòu)成的系統(tǒng)，X5045與AT89C52的Pl 口相連，其中Pl. 0與片選信號/CS相連，Pl.1與串行輸出SO相連，Pl. 2與串行時(shí)鐘輸A SCK相連，Pl. 3與串行輸入SI相連，數(shù)據(jù)的傳送與存儲由軟件來控制。數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊采用光電偶合器件構(gòu)成隔離電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用AD421芯片，AD421與單片機(jī)連接采用三線串行接口，單片機(jī)通過三線串行接口向AD421傳送數(shù)據(jù)，AD421通過OUT+端口輸出4 20mA的電流信號。按鍵顯示模塊采用獨(dú)立式按鍵，顯示電路采用12位動(dòng)態(tài)顯示，其LED芯片采用LG5641BH。RS485通訊接口模塊采用RS485標(biāo)準(zhǔn)串行接口，RS-485的遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)(32個(gè))以及傳輸線成本低的特性，RS485與單片機(jī)連接，單片機(jī)RXD、TXD引腳經(jīng)過驅(qū)動(dòng)芯片MAX1483與RS485總線相連實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通信。反向器可以保證在上電后接收的同時(shí)可以發(fā)送。對比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型有益效果如下1、實(shí)現(xiàn)流量的循時(shí)檢測以及瞬時(shí)流量與累積流量的顯示并且完成數(shù)據(jù)的RS485通信，同時(shí)用戶還可以通過鍵盤實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)的控制。2、所選用的芯片如MCP3221以及AD421均是高性能、低價(jià)格的芯片，可以在低成本的條件下完成復(fù)雜系統(tǒng)的功能。3、可以實(shí)現(xiàn)各種液體流量的測量，在一定程度上彌補(bǔ)了某些流量測量儀器只局限于某一類物質(zhì)的空缺，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)信號調(diào)理電路。圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)MCP3221與單片機(jī)接口電路。圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)X5045與單片機(jī)接口電路。圖5為本實(shí)用新型系統(tǒng)光電隔離電路。圖6為本實(shí)用新型系統(tǒng)AD421與單片機(jī)接口電路。圖7為本實(shí)用新型系統(tǒng)RS485標(biāo)準(zhǔn)總線與單片機(jī)接口電路。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖1-7所示，本實(shí)用新型為一種基于RS485流量計(jì)裝置，包括流量采集與處理模塊I與模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊2相連、MCU微處理器3分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊2、數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊4、按鍵顯示模塊5和RS485通訊接口模塊6相連。其中流量采集與信號處理模塊I包括信號的提取與信號的調(diào)節(jié)，為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的前提。本實(shí)用新型流量采集與處理模塊采用液位傳感器將采集到的流量信號轉(zhuǎn)換為電流信號即4 20mA電流信號，此時(shí)電流信號與液體的高度相關(guān)，然后將微弱電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號在進(jìn)行放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器的電平要求。信號調(diào)理電路中電阻R3將傳感器送來的微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)過穩(wěn)壓管D3將電壓幅度限制在5V以下。二極管D2可以削去負(fù)半周的電壓。最后此電壓信號通過射極跟隨器成為滿足A/D轉(zhuǎn)換電平的電壓信號。最后此電壓信號通過射極跟隨器成為滿足A/D轉(zhuǎn)換電平的電壓信號。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用是MCP3221 ;數(shù)據(jù)輸出代碼是由MCP3221產(chǎn)生的，它是輸入信號與電源所提供的電壓VDD的函數(shù)。LSB的理論值如公式I所示:
權(quán)利要求1.一種基于RS485流量計(jì)裝置，包括流量采集與處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊、MCU微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊、按鍵顯示模塊和RS485通訊接口模塊，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊連接于水位米樣模塊與MCU微處理器之間,所述MCU微處理器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊、按鍵顯示模塊和RS485通訊接口模塊連接，所述流量采集與處理模塊由傳感器進(jìn)行流量信號的提取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RS485流量計(jì)裝置，其特征在于:所述MCU微處理器包括 AT89C52 芯片與 X5045。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RS485流量計(jì)裝置，其特征在于:模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片是MCP3221。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的基于RS485流量計(jì)裝置，其特征在于:RS485通訊接口模塊采用RS485標(biāo)準(zhǔn)串行接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于RS485流量計(jì)裝置，包括流量采集與信號處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊、MCU微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊、按鍵顯示模塊和RS485通訊接口模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換信號輸入模塊連接于流量采集與信號處理模塊與MCU微處理器之間，MCU微處理器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸出模塊、按鍵顯示模塊和RS485通訊接口模塊連接，流量采集與信號處理模塊，由傳感器采集流量信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入模塊包括A/D轉(zhuǎn)換電路與信號調(diào)節(jié)電路，用于將采集到的流量信號轉(zhuǎn)換為電流信號和電電流信號的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型具有性價(jià)比高且能實(shí)現(xiàn)各種液體流量測量的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01F1/64GK202915964SQ201220655510
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者王冠凌, 凌海波, 王俊杰, 龔海軍, 嚴(yán)海玉, 夏雨, 李宏偉, 張方葉 申請人:安徽工程大學(xué)