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

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

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。


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