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            1. 分類導航
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              智能電磁流量計的主要功能和設計思路
              發布日期:2017-5-15 14:32:52
              智能電磁流量計的主要功能和設計思路
              (1)智能電磁流量計轉換器的主要功能:
                  1)A/D采樣,每隔1/12s采樣一次;
                  2)D/A轉換,輸出4~20mA電流;
                  3)產生電磁流量計必需的2路相位相反、頻率相同的勵磁方波信號,要求頻率為30、60Hz兩種;
                  4)產生對2路勵磁方波信號高電平接近下降沿的20ms脈沖采樣信號;
                  5)液晶顯示,顯示流量結果、檢測狀態(空/滿管狀態、正/反流量)、設置參數和自診斷結果等;
                  6)鍵盤管理,設置3個按鍵,對鍵盤動作進行處理;
                  7)脈沖量輸出,將流量結果轉換成0~1000Hz范圍內的脈沖信號輸出;
                  8)兼容HART協議,對手持式通信器發出的命令作出反應;
                  9)流量狀態檢測/輸出,檢測管道為空管或滿管,流量方向為正向或反向,并輸出相應的開關量等。
                  (2)設計思路及功能的實現
                  根據工作條件,選擇Motorola公司M68HC11系列的單片機設計智能化方案。M68HC11系列以功能強、速度高著稱,是功能最強的8位單片機。它與其他系列單片機最大的區別在于其具有4種工作方式:正常單片方式、正常擴展方式、特殊自引導方式及特殊測試方式。對于開發儀表,Motorola公司推薦使用正常單片方式。單片機處于正常單片方式時對外不提供地址線和數據線。由于內部帶有相當可觀的RAM和ROM,通常不需要外接存儲器,并且具備相當多的并行I/O口及高速的同步串行通信口和異步串行通信口。采用M68HC11系列開發儀表,相對來說,能大大簡化系統設計,減小系統體積,接口簡單,便于調試。
                  由于此項目對智能電磁流量計的要求很高,不僅要求具備電磁流量計的基本測量功能,液晶顯示模塊還要能夠顯示大量的信息,并且要能與HART協議兼容。隨之帶來的問題是功能越多,結構越復雜。由一塊單片機來實現全部的功能是不太可能的。比較國外的同類產品可以發現,它們均采用了多CPU系統。因此設計了一套多CPU系統的方案。其中一片CPU作為主機,負責實現A/D采樣、D/A轉換、與HART通信協議的接口及開關量檢測、輸出功能。主機另一個重要任務是合理安排測量程序,以及如何與其他CPU的通信問題。其余CPU均作為從機。主要用于實現勵磁方波信號、脈沖采樣信號、液晶顯示及鍵盤管理。顯而易見,多CPU之間的數據交換是非常頻繁復雜的。如何實現CPU之間的數據通信以及如何做到它們之間的協調,是所有問題中最關鍵的一個。
                  M68HC11系列的單片機之間的通信可采用同步串行通信口SPI。采用串行通信的優點在于連接簡單,傳輸迅速。但國內大多數產品及文獻只涉及了比較簡單的雙CPU通信。對于多CPU的相互通信卻提及甚少。SPI是Motorola單片機獨有的一種功能,主要用于與外圍器件通信,也可在多機系統中完成處理機之間的通信。SPI系統具有足夠的靈活性,只要用法得當,考慮周密,完全可以勝任多CPU的通信問題。
                  SPI使用3根線進行通信:數據入、數據出和串行時鐘。包含4個引腳:MISO主機輸入從機輸出腳、MOSI主機輸入從機輸出腳、SCLK時鐘腳及SS腳。單片機設置為主機方式時,SCLK信號由內部CPU總線時鐘給出。單片機為從機方式時,在允許SPI系統后,SS為輸入腳,它用于允許SPI從機發送數據,相當于從機的片選信號。
               


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