翁浩杰 楊文昌 湯金瑜 蔣文婕 夏 辰 江瀟瀟

上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，上海 201620

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基于DSP芯片的數(shù)字化水表設(shè)計(jì)

翁浩杰 楊文昌 湯金瑜 蔣文婕 夏 辰 江瀟瀟*

上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，上海 201620

本文通過(guò)設(shè)計(jì)以DSP芯片為核心的數(shù)字化顯示水表系統(tǒng)，通過(guò)水流量傳感器采集水流量信號(hào)，通過(guò)CCS5.0開(kāi)發(fā)環(huán)境，以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)進(jìn)行編程，可以實(shí)現(xiàn)水表的數(shù)字化顯示。 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；A/D轉(zhuǎn)換；DSP

一直以來(lái)水表數(shù)據(jù)的抄錄問(wèn)題都是相關(guān)供應(yīng)部門急需解決但又得不到切實(shí)解決的問(wèn)題。在行業(yè)信息化過(guò)程之中，戶表數(shù)據(jù)的數(shù)字化具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。數(shù)字化儀表的普及和應(yīng)用是未來(lái)智能化住宅小區(qū)發(fā)展的必然。

一、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(一)水流量傳感器

水流量傳感器由塑料閥、渦輪轉(zhuǎn)子和霍爾傳感器組成。用于檢測(cè)水流量并將水流量模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，當(dāng)水流通過(guò)渦輪轉(zhuǎn)子時(shí)，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并且轉(zhuǎn)速隨著流量變化而變化，霍爾傳感器輸出相應(yīng)脈沖信號(hào)。

1.輸出波形圖

2.引出線方式及相關(guān)參數(shù)

紅線IN接+5V直流電源黃線OUT信號(hào)輸出(可接示波器)黑線GND接地

頻率：

f=5×QI3 Q-單位流量(L/min) 誤差= ±2%

電壓：3.5-24VDC，電流不能超過(guò)10mA

流完一升水輸出300個(gè)脈沖，即1L水=300個(gè)方波

流量范圍：1-30L/min

(二)TMS320C6748簡(jiǎn)介

DSP是整個(gè)系統(tǒng)的核心，處理器的選取主要是考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

●系統(tǒng)的各功能是否可進(jìn)行集成。

●計(jì)算速度是否達(dá)到實(shí)時(shí)處理的要求。

●I/0、中斷、計(jì)數(shù)器等接口方便調(diào)用。

●存貯器是否滿足程序存儲(chǔ)的要求。

綜合以上考慮，同時(shí)依據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試需要，決定選擇美國(guó)TI公司型號(hào)為TMS320C6748的DSP開(kāi)發(fā)板，運(yùn)用的仿真器為XDS100v2 USB，該仿真器支持高級(jí)語(yǔ)言編程，選用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。該設(shè)備是基于C674xDSP低功耗應(yīng)用的處理器。它比DSP TMS320C6000?平臺(tái)的其他成員有著更低的功耗。

(三)硬件系統(tǒng)框架

本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)是以TMS320C6748型號(hào)DSP芯片為核心展開(kāi)的。(詳見(jiàn)圖1)

保留傳統(tǒng)機(jī)械式齒輪水表的原因在于目前齒輪傳動(dòng)的精確度還是較高的，為了比對(duì)無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和水表直接測(cè)量數(shù)據(jù)間的誤差，所以這一部分得以保留。

圖1 硬件系統(tǒng)框架圖

采用該設(shè)計(jì)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

●可實(shí)現(xiàn)水表數(shù)字化讀數(shù)的功能。

●顯示屏所顯示的數(shù)字與傳統(tǒng)水表的數(shù)據(jù)可以對(duì)照。

●系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。

二、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(一)軟件設(shè)計(jì)整體思路

在進(jìn)行水表系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合數(shù)字化顯示水表具備的功能，考慮了以下幾個(gè)設(shè)計(jì)思路：

l.程序的任務(wù)：應(yīng)有其應(yīng)用場(chǎng)合，程序就是確定程序承擔(dān)的任務(wù)。

2.程序的時(shí)序性：要考慮任務(wù)的執(zhí)行和時(shí)間順序。

3.程序的擴(kuò)展性：程序要具有靈活性，考慮將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)必要的修改。

(二)水流信號(hào)采集流程

當(dāng)系統(tǒng)通電，硬件自檢完畢，開(kāi)始采集工作。首先，進(jìn)行中斷保護(hù)，以便程序返回。其次，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。再次，采用中斷查詢方式。如圖2所示。

圖2 水流量信號(hào)采集程序流程圖

三、結(jié)論

通過(guò)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)、理論認(rèn)證到實(shí)驗(yàn)具體情況的分析的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)水表的數(shù)字化顯示。

對(duì)比于傳統(tǒng)水表顯示問(wèn)題本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1.傳感器模塊精準(zhǔn)，誤差較小。

2.水表讀數(shù)與顯示器讀數(shù)可實(shí)施對(duì)照檢查。

3.改變了傳統(tǒng)水表讀數(shù)困難的問(wèn)題，顯示清晰可辨。

附：實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

圖3 系統(tǒng)實(shí)物圖 圖4 傳感器波形檢測(cè)圖

[1]姚靈.“互聯(lián)網(wǎng)+智能水表2.0”推動(dòng)水表產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)[J].工業(yè)計(jì)量，2015，25(06)：26-28.

[2]俞駿豪.基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)傳智能水表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)，2015.

[3]TMS320C6748 Fixed/Floating-Point DSP User Manual[M].Texas Instruments.

TH814；TP

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1006-0049-(2017)08-0255-01

*指導(dǎo)老師：江瀟瀟。