水表实现方案
一、功能简述
1.正反转识别
2.瞬时流量测量
3.脉冲当量设定
4.液晶显示累积流量、瞬时流量、当前时间
5.按键控制显示,调节脉冲当量,调节时间
6.低电压检测、掉电保护
7.数据存储
二、技术指标
满足各类水表相关标准
三、原理框图
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/200982714457602.jpg)
水表包括流速采集、微控制器、电源管理、按键、数据存储和液晶显示几部分组成
四、效果图![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144642415.jpg)
五、实现方案
1.流速采集
MCU与LC9723定时(Δt时间段)通讯,既得Δt时间段内的平均瞬时流量值Fi,即可得瞬时流速。根据各流量点的当量ki(或叫做流量系数)校正瞬时流量,可得到精确的瞬时流量kiFi。
2.累积流量
瞬时值的数字累加和即为累积流量,其计算公式为
式中W为累积流量,ki为流量系数,Fi为瞬时流量。
3.电源管理
本设计采用低功耗设计,内部设有电源电压监视和掉电保护电路,保证水表在掉电时能正确的将数据存入存储器。
4.液晶显示
由液晶通过按键循环显示当前的流速,当前累积流量,当前时间等数据
5.数据存储
MCU把累积流量数存入数据存储器,包括历史月份累积流量,历史几天的累积流量
6.按键
按键采取五按键方式,只有一个按键露出表外,其余按键为嵌入式按键。按键的功能有,控制液晶显示屏显示不同的数据、调节转速当量、调节RTC等。
7.流量曲线校正
基表的误差曲线如上图所示,图中的粗线为误差统计平均值,曲线的方程为y=y(x),为了精确表达曲线方程,我们采取多段线拟合的方法描述即y=kix+bi,由于描述一条直线只需要两点即可,所以在程序中用分立的点来逼近误差曲线。在不同的流速区间有不同的k值和b值。为了把水表的误差校正到最小,把测得的实际值加上校正值得到校正后的值,即y=y测量+y校正=y测量+kix+bi。
校正后的误差如图所示,可以看到,误差仅与基表误差曲线的分散性有关,而且其量程比拓宽。
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144810550.jpg)
8.正反转识别
叶片采用宽度不一的两片金属片相继通过LC9723探头,从而产生的脉冲信号的占空比不一来区别正反转的。原理如下
由此产生的反转脉冲信号如下
正转脉冲信号为
在每一个脉冲的上升沿,LC9723会输出一个脉冲宽度为20us的窄脉冲,当叶轮正转时窄脉冲的出现是等时间间隔的,当反转时,窄脉冲的出现是不等时间间隔的,因此正反转的识别变得极其容易。
另外,该水表还具有脉冲唤醒功能。
六、程序流程
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827145340468.jpg)
1.正反转识别
2.瞬时流量测量
3.脉冲当量设定
4.液晶显示累积流量、瞬时流量、当前时间
5.按键控制显示,调节脉冲当量,调节时间
6.低电压检测、掉电保护
7.数据存储
二、技术指标
满足各类水表相关标准
三、原理框图
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/200982714457602.jpg)
水表包括流速采集、微控制器、电源管理、按键、数据存储和液晶显示几部分组成
四、效果图
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144642415.jpg)
五、实现方案
1.流速采集
MCU与LC9723定时(Δt时间段)通讯,既得Δt时间段内的平均瞬时流量值Fi,即可得瞬时流速。根据各流量点的当量ki(或叫做流量系数)校正瞬时流量,可得到精确的瞬时流量kiFi。
2.累积流量
瞬时值的数字累加和即为累积流量,其计算公式为
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827145426332.jpg)
式中W为累积流量,ki为流量系数,Fi为瞬时流量。
3.电源管理
本设计采用低功耗设计,内部设有电源电压监视和掉电保护电路,保证水表在掉电时能正确的将数据存入存储器。
4.液晶显示
由液晶通过按键循环显示当前的流速,当前累积流量,当前时间等数据
5.数据存储
MCU把累积流量数存入数据存储器,包括历史月份累积流量,历史几天的累积流量
6.按键
按键采取五按键方式,只有一个按键露出表外,其余按键为嵌入式按键。按键的功能有,控制液晶显示屏显示不同的数据、调节转速当量、调节RTC等。
7.流量曲线校正
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144741187.jpg)
基表的误差曲线如上图所示,图中的粗线为误差统计平均值,曲线的方程为y=y(x),为了精确表达曲线方程,我们采取多段线拟合的方法描述即y=kix+bi,由于描述一条直线只需要两点即可,所以在程序中用分立的点来逼近误差曲线。在不同的流速区间有不同的k值和b值。为了把水表的误差校正到最小,把测得的实际值加上校正值得到校正后的值,即y=y测量+y校正=y测量+kix+bi。
校正后的误差如图所示,可以看到,误差仅与基表误差曲线的分散性有关,而且其量程比拓宽。
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144810550.jpg)
8.正反转识别
叶片采用宽度不一的两片金属片相继通过LC9723探头,从而产生的脉冲信号的占空比不一来区别正反转的。原理如下
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144848784.jpg)
由此产生的反转脉冲信号如下
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144927800.jpg)
正转脉冲信号为
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827144953113.jpg)
在每一个脉冲的上升沿,LC9723会输出一个脉冲宽度为20us的窄脉冲,当叶轮正转时窄脉冲的出现是等时间间隔的,当反转时,窄脉冲的出现是不等时间间隔的,因此正反转的识别变得极其容易。
另外,该水表还具有脉冲唤醒功能。
六、程序流程
![](http://www.gkong.com/Editor/UploadFiles/solutions02/2009827145340468.jpg)
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