水表實現方案
一、功能簡述
1.正反轉識別
2.瞬時流量測量
3.脈沖當量設定
4.液晶顯示累積流量、瞬時流量、當前時間
5.按鍵控制顯示,調節脈沖當量,調節時間
6.低電壓檢測、掉電保護
7.數據存儲
二、技術指標
滿足各類水表相關標準
三、原理框圖

水表包括流速采集、微控制器、電源管理、按鍵、數據存儲和液晶顯示幾部分組成
四、效果圖
五、實現方案
1.流速采集
MCU與LC9723定時(Δt時間段)通訊,既得Δt時間段內的平均瞬時流量值Fi,即可得瞬時流速。根據各流量點的當量ki(或叫做流量系數)校正瞬時流量,可得到精確的瞬時流量kiFi。
2.累積流量
瞬時值的數字累加和即為累積流量,其計算公式為
式中W為累積流量,ki為流量系數,Fi為瞬時流量。
3.電源管理
本設計采用低功耗設計,內部設有電源電壓監視和掉電保護電路,保證水表在掉電時能正確的將數據存入存儲器。
4.液晶顯示
由液晶通過按鍵循環顯示當前的流速,當前累積流量,當前時間等數據
5.數據存儲
MCU把累積流量數存入數據存儲器,包括歷史月份累積流量,歷史幾天的累積流量
6.按鍵
按鍵采取五按鍵方式,只有一個按鍵露出表外,其余按鍵為嵌入式按鍵。按鍵的功能有,控制液晶顯示屏顯示不同的數據、調節轉速當量、調節RTC等。
7.流量曲線校正
基表的誤差曲線如上圖所示,圖中的粗線為誤差統計平均值,曲線的方程為y=y(x),為了精確表達曲線方程,我們采取多段線擬合的方法描述即y=kix+bi,由于描述一條直線只需要兩點即可,所以在程序中用分立的點來逼近誤差曲線。在不同的流速區間有不同的k值和b值。為了把水表的誤差校正到最小,把測得的實際值加上校正值得到校正后的值,即y=y測量+y校正=y測量+kix+bi。
校正后的誤差如圖所示,可以看到,誤差僅與基表誤差曲線的分散性有關,而且其量程比拓寬。

8.正反轉識別
葉片采用寬度不一的兩片金屬片相繼通過LC9723探頭,從而產生的脈沖信號的占空比不一來區別正反轉的。原理如下
由此產生的反轉脈沖信號如下
正轉脈沖信號為
在每一個脈沖的上升沿,LC9723會輸出一個脈沖寬度為20us的窄脈沖,當葉輪正轉時窄脈沖的出現是等時間間隔的,當反轉時,窄脈沖的出現是不等時間間隔的,因此正反轉的識別變得極其容易。
另外,該水表還具有脈沖喚醒功能。
六、程序流程

1.正反轉識別
2.瞬時流量測量
3.脈沖當量設定
4.液晶顯示累積流量、瞬時流量、當前時間
5.按鍵控制顯示,調節脈沖當量,調節時間
6.低電壓檢測、掉電保護
7.數據存儲
二、技術指標
滿足各類水表相關標準
三、原理框圖

水表包括流速采集、微控制器、電源管理、按鍵、數據存儲和液晶顯示幾部分組成
四、效果圖

五、實現方案
1.流速采集
MCU與LC9723定時(Δt時間段)通訊,既得Δt時間段內的平均瞬時流量值Fi,即可得瞬時流速。根據各流量點的當量ki(或叫做流量系數)校正瞬時流量,可得到精確的瞬時流量kiFi。
2.累積流量
瞬時值的數字累加和即為累積流量,其計算公式為

式中W為累積流量,ki為流量系數,Fi為瞬時流量。
3.電源管理
本設計采用低功耗設計,內部設有電源電壓監視和掉電保護電路,保證水表在掉電時能正確的將數據存入存儲器。
4.液晶顯示
由液晶通過按鍵循環顯示當前的流速,當前累積流量,當前時間等數據
5.數據存儲
MCU把累積流量數存入數據存儲器,包括歷史月份累積流量,歷史幾天的累積流量
6.按鍵
按鍵采取五按鍵方式,只有一個按鍵露出表外,其余按鍵為嵌入式按鍵。按鍵的功能有,控制液晶顯示屏顯示不同的數據、調節轉速當量、調節RTC等。
7.流量曲線校正

基表的誤差曲線如上圖所示,圖中的粗線為誤差統計平均值,曲線的方程為y=y(x),為了精確表達曲線方程,我們采取多段線擬合的方法描述即y=kix+bi,由于描述一條直線只需要兩點即可,所以在程序中用分立的點來逼近誤差曲線。在不同的流速區間有不同的k值和b值。為了把水表的誤差校正到最小,把測得的實際值加上校正值得到校正后的值,即y=y測量+y校正=y測量+kix+bi。
校正后的誤差如圖所示,可以看到,誤差僅與基表誤差曲線的分散性有關,而且其量程比拓寬。

8.正反轉識別
葉片采用寬度不一的兩片金屬片相繼通過LC9723探頭,從而產生的脈沖信號的占空比不一來區別正反轉的。原理如下

由此產生的反轉脈沖信號如下

正轉脈沖信號為

在每一個脈沖的上升沿,LC9723會輸出一個脈沖寬度為20us的窄脈沖,當葉輪正轉時窄脈沖的出現是等時間間隔的,當反轉時,窄脈沖的出現是不等時間間隔的,因此正反轉的識別變得極其容易。
另外,該水表還具有脈沖喚醒功能。
六、程序流程

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