PIC單片機(jī)抗干擾措施對(duì)渦街流量計(jì)的影響

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渦街流量計(jì)是利用流體力學(xué)中著名的卡門(mén)渦街原理，即在流動(dòng)的流體中插入一個(gè)非流線型斷面的柱體，流體在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)會(huì)在柱體下游產(chǎn)生旋渦。旋渦脫離旋渦發(fā)生體的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)由柱體一側(cè)分離的旋渦數(shù)目與流體速度成正比，從而測(cè)得流過(guò)管道的流體的流量。借助渦街傳感器得到與流體流量相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過(guò)放大、整形送PIC-單片機(jī)，得到信號(hào)的頻率值，再在溫度、壓力傳感器提供的輔助信息的幫助下，通過(guò)補(bǔ)償修正等措施，得到*終的流量值，由顯示裝置顯示測(cè)量結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)的智能化。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? 二、系統(tǒng)組成

? ? 智能儀器已不再是簡(jiǎn)單的硬件實(shí)體，而是硬件、軟件相結(jié)合，軟件在智能儀器中起著重要作用。所以該設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括硬件和軟件系統(tǒng)。

? ? 1. 硬件系統(tǒng)

? ? 如智能渦街流量計(jì)的系統(tǒng)框圖圖1所示，系統(tǒng)硬件由以下幾部分組成：渦街傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、主控制器（如虛線框所示）、液晶顯示器、日歷時(shí)鐘、串口通信。

? ? 渦街傳感器采集流量信號(hào)，壓力、溫度傳感器采集流體溫度、壓力信號(hào)對(duì)流量信號(hào)加以實(shí)時(shí)補(bǔ)償和修正。

? ? 主控制器包括流量計(jì)智能化的核心部件PIC單片機(jī)、信號(hào)放大整形處理電路、電源、功能設(shè)定按鈕。PIC單片機(jī)接收經(jīng)處理后的信號(hào)，通過(guò)軟件將流體的流量計(jì)算出來(lái)，并送往液晶顯示器顯示：同時(shí)負(fù)責(zé)完成自檢和控制其余部件協(xié)調(diào)工作。

? ? 日歷時(shí)鐘對(duì)流量數(shù)據(jù)按日期進(jìn)行不斷的儲(chǔ)存，便于用戶了解自己的用量和監(jiān)控使用情況。串口通信可實(shí)現(xiàn)PIC單片機(jī)下位機(jī)與上位機(jī)（PC機(jī)）之間的數(shù)據(jù)通信。上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線（如CAN總線、RS485總線等）連接。

? ? 2. 軟件系統(tǒng)

? ? 基于PIC單片機(jī)指令集設(shè)計(jì)編寫(xiě)的控制軟件是實(shí)現(xiàn)PIC單片機(jī)各種所需功能和流量計(jì)智能化的重要內(nèi)容。

? ? 儀表安裝使用時(shí)，系統(tǒng)上電復(fù)位，PIC單片機(jī)首先對(duì)端口及寄存器進(jìn)行初始化，然后初始化液晶顯示器和日歷時(shí)鐘。初始化完成以后，系統(tǒng)開(kāi)始讀取上一次儲(chǔ)存在單片機(jī)的E2ROM中的累計(jì)流量，并送液晶顯示器顯示。然后依次讀取溫度、壓力的上下限設(shè)定值、儀表常數(shù)、干度值、溫度設(shè)定值和壓力設(shè)定值，以便下一步單片機(jī)對(duì)流量信號(hào)的處理。在以上的工作準(zhǔn)備完成后，單片機(jī)進(jìn)人流量檢測(cè)和處理階段，主要是對(duì)渦街、溫度和壓力傳感器的電信號(hào)的檢測(cè)和處理，以便得到流量數(shù)據(jù)。軟件控制流程圖如圖2所示。

? ? 三、系統(tǒng)抗干擾措施

? ? 系統(tǒng)干擾是影響渦街流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素，必須有各種抗干擾措施才能保證流量計(jì)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

? ? 1. 外界震動(dòng)產(chǎn)生的干擾及其解決措施

? ? 由于流量計(jì)工作在廠礦或居民區(qū)，各種交通工具的運(yùn)行或?qū)艿赖那脫舳紩?huì)對(duì)頻率的測(cè)量產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生尖峰信號(hào)。為了消除這種尖峰信號(hào)對(duì)流量測(cè)量的影響，硬件電路上采用帶通濾波電路，濾掉高頻干擾，軟件上通過(guò)數(shù)字濾波將這樣的高頻尖峰信號(hào)除去。

? ? 2. 供電電源干擾及其解決措施

? ? 由于系統(tǒng)采用鋰電池供電，其電源電壓的幅值的變化會(huì)給渦街流量計(jì)帶來(lái)干擾噪聲。采用DC-DC變換電荷泵，即使鋰電池的電壓在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，電荷泵的輸出電壓，即單片機(jī)和放大器的供電電壓也不會(huì)發(fā)生變化。

? ? 3. PIC單片機(jī)抗干擾措施

? ? 對(duì)解決系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題和提高單片機(jī)抗干擾性能，一般采取兩種措施：一是防患于未然，即采取各種可靠性復(fù)位措施，在單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)程序失控或者死機(jī)之前，設(shè)法如何避免故障和差錯(cuò)的發(fā)生。二是“亡羊補(bǔ)牢”，監(jiān)視定時(shí)器WDT和軟件陷阱，即單片機(jī)系統(tǒng)一旦發(fā)生程序失控或死機(jī)，設(shè)法如何盡快把系統(tǒng)回復(fù)到正常工作狀態(tài)，避免造成更大的損失。?

? ? 該系統(tǒng)采用微功耗設(shè)計(jì)（包括選用微功耗的PIC單片機(jī)和電路設(shè)計(jì)方面采用微功耗器件）。采用多功能的日歷時(shí)鐘，可以根據(jù)用戶的需要，為用戶提供近60天內(nèi)任何一天的流量數(shù)據(jù)，只需配備一臺(tái)PC機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)即可將數(shù)據(jù)輸出，以供查詢備案。系統(tǒng)采用PIC單片機(jī)內(nèi)置的EEPROM和FLASH程序存儲(chǔ)器，單片機(jī)強(qiáng)大的防偽功能，使得別人難以改變系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而確保了渦街流量計(jì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，保障了商家和用戶的使用。

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