电容式涡街流量计二次仪表电路的设计

  环行电路输出的信号低于毫伏级，需要对采集到的信号进行放大处理。可以通过恒流源式双入单出差动放大电路，该电路能抑制零点漂移，电路如图 1( a) 所示; 传感器得到的信号夹杂着噪声信号，为消除噪声的干扰，设计滤波电路，该电路采用无限增益多路反馈二阶滤波电路，该电路过渡带窄，能改善涡街信号的频率特性，滤波电路如图 1( b) 所示; 信号放大滤波电路后，为便于单片机计数，需要对信号进行整形处理。整形电路通过施密特触发器电路产生方波信号，电路如图 1( c) 所示;通过设置可调电位器 R8 的阻值，设定门限电压，将输入信号转换成脉冲信号输入单片机的 P1. 1 端口。利用 P1. 1 端口可以设置为捕获方式获取流量信号频率。

3、低功耗微处理器系统设计：
3. 1、键盘接口电路：
  现场测量仪表在使用时，需要根据不同管道直径、流体介质、温度、气压、黏滞系数等改变或修正相关参数，来计算体积流量或质量流量，所以仪表必须有可以现场修正的键盘［1，2］。设计采用独立式键盘来修改相关参数值，键盘电路主要利用 MSP430单片机的 I/O 端口来进行设计。它的 6 组端口的每组 8 个 I/O 管脚可以单独设置成输入或者输出，且每个都可独立读写。如图 2 所示为键盘接口电路，利用 P2 端口的每个管脚还可以单独设置为中断或只读口分别与 P2. 0 ～ P2. 4 依次连接。按键功能分别是返回键、右移键、增 1 键、左移键、修改键。当修改键有按键动作时触发键盘中断，其它键按下不响应中断。当进入中断后按下其它任意键使得对应P2 口由 100 Ω 和 1 kΩ 两个电阻对 3. 3 V 分压为高电平 3 V，弹起键时对应 P2 口为低电平 0，以此作为键盘扫描判断。

3. 2、显示电路:
  采用低功耗点阵式字符液晶显示器 NO-KIA5110 的 48 × 84，这是一种串行输入数据点阵式液晶，所占用的单片机 I/O 口数量较少，另外此液晶具有低电压供电方式，可选择 3. 3 Vcc 和 5 Vcc 的电压供电。液晶内部采用 PCD8544，设计为 48 行84 列的图形显示，所有的显示功能集成在一块芯片上，包括 LCD 电压及偏置电压发生器，只须很少外部元件且功耗小正常显示时的工作电流在 200 μA以下，且具有掉电模式。这些特点非常适合于电池供电的便携式通信设备和测试设备中［3，4］。电路结构如图 3 所示，只有 2、3、4 脚同单片机 P4. 0、P4. 1、P4. 2 相连，使用内部振荡器时令 6 脚接高电平，8 引脚所接电容是起延时作用，它影响掉电时屏幕上信息消失速度快慢，通常选 0. 1 μF ～ 10 μF。

图 2 键盘接口电路

图 3 液晶显示接口电路

4、二次仪表供电电路设计:
  MSP430 系列单片机的工作电源一般是 1. 8 V～ 3. 6 V，并且功耗极低，电池电压通过 W7805 转换成 + 5 V 电源。如图 4 所示，该芯片输入 5 V，输出电压为 3. 3 V，电流为 800 m A，完全能满足大多数低功耗应用场合的要求，也能满足本系统的功耗要求。

图 4 电源模块电路

5、结论：
  设计了电容式涡街流量计二次仪表的电路，该电路由信号调理电路、低功耗微处理器系统、二次仪表供电电路组成。实验验证了该电路的正确性和可靠性，而且该电路还具有结构简单、价格低廉的优点，具有广阔的市场应用前景。