基于STC15单片机的智能流量计(3)

2019-03-03 15:30

N 系统初始化 选择通道,允许AD转换 读取LM331输入电压 读取温度传感器输入电压 读取寄存器参数 转换是否结束 Y 读取转换值 数据处理 3.4 流量运算程序设计

我们这次使用的水流量传感器也可以称为脉冲流量传感器,内部核心实质上是一对霍尔元件,通过当水通过水流转子组件时,磁性转子转动并且转速随着流量变化而变化,霍尔传感器输出相应脉冲信号,反馈给控制器。通过流量传感器的技术文档我们可知,此款传感器输出的脉冲频率与实际流量值的关系为 “频率=常数7.5*单位流量(L/min)*时间(秒)”。而我们电路中采用的是先将频率转换为模拟量电压值,此过程是由LM331芯片完成,这款芯片是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器,通过查阅资料我们可知输入芯片和输出电压值的关系量为“f0=1/(t1+t2)=VL/(RLIRt1)”,从它的公式不难看出输出电压的精准度与芯片外部电路有很大关系,所以在硬件设计上要很仔细。通过这两个算法得出的实际流量值,我们使用定时器0.25秒读取一个值,再将这个值除以240得到每秒的流量值,通过累加便实现了累计流量的功能。下图为流量运算程序框图

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系统初始化 读取AD转换值 计算温度值 计算瞬时流量值 计算累计流量值 10

4.电路制作调试

4.1电路制作与调试

本次硬件设计我们使用的是Altium Designer16软件进行设计,并对PCB板进行排版。在这个过程中的重点难点在与硬件电路的设计,各个芯片的外部电路的搭建,还有在进行PCB排版是每个元器件的封装的绘制。

在电路设计初期我们首先需要知道电路所需要实现的功能,然后根据功能去选择相对适合的单片机,以及实现各功能所需要使用的传感器及其芯片。对电路需要有大致的设计框架,然后查找每个芯片典型的外部电路,并在此基础上加以改进。

在对PCB排版时,我们需要注意的是每个元器件的封装尺寸,都要去网上查阅资料,防止在焊接时才发现封装不对,而导致无法焊接或焊接困难,这个部分也是PCB排版中很重要的一部分。当然还要注意的是每个元器件放置的位置要根据实际情况进行安排,如USB口、电源接口需要放置在板子边缘等。

在完成PCB的排版和制作后,接下来的就是焊接,这里我们将使用的是电烙铁,在这个步骤中特别需要注意,元器件不要焊错正反、焊点不要虚焊,对于芯片不宜焊接时间过长,以免烫烧芯片等。

在调试部分我们采用分块调试法,分布调试就是把总体电路按功能分成若干个模块,对每个模块分别进行调试。模块的调试顺序是按信号的流向,一块一块地进行,逐步扩大调试范围,最后完成总调。 实施分块调试法有两种方式,一种是边安装边调试,即按信号流向组装一模块就调试一模块,然后再继续组装其他模块。另一种是总体电路一次组装完毕后,再分块调试。

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4.2程序调试

在这次课程设计中,我们首先对系统的整体功能进行了构思,然后用结构化分析方法进行分析,将整个系统清楚的划分为几个模块,再根据每个模块的功能编写。

代码。而且尽可能的将模块细分,最后在进行函数的调用。我们在函数的编写过程中,我们不仅用到了for循环、while循环,还用到了函数之间的调用。由于是分工编写代码,所以显示程序,AD程序,设置程序等都是子程序,最后需要将每个子程序代码放到一起进行调试。

整个过程中我们使用的是KEIL4,进行编程。当然程序不是一次性就可以完成的,需要一个功能一个功能的调试累加,首先我们先编写的是OLED显示程序,在保证OLED正常显示的前提下,对于AD程序进行编写,让流量和温度正常显示在OLED上,之后就是对设置模式的编写,足步往下,步步深入。

在每次编写好之后都要生成HEX 文件,把得到HEX 文件就可以下载到STC15 中了。这里要简单的说下,打开下载软件后,在打开的对话框里选择好单片机的型号即IAP15F2K61S2,接下来将STC 系统板和电脑用USB 连接,选择好端口和波特率,因为我们的板子有冷启动,所以直接点击下载即可。

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5.总结

实训是每一位大学生必须拥有的一段经历,它使我们在实践中增强专业技能,让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,增长了操作能力,把理论和实践结合,让我们以后更好地服务社会打下了坚实的基础。在这3周的实训中,虽然实习的时间很短,但对我来说,收获是很大的。

这次实训让我深深地感觉到自己所学知识储备的不足,我们在学校学习的是理论上的东西,但是在实际设计实物的时候,实践和经验就显得更为重要,只有掌握更多实用的技能,积累更多的工作经验,才能提高工作效率与质量。

在做这次设计时,我还通过互联网参考了许许多多出色的设计者分享的经验,学以致用,把好的经验吸取到我的设计中来使用。通过这次设计,更加加深了我在大学三年当中学到的软件和硬件概念的理解,对我的专业知识也进行了一次巩固和加深印象,同时也加深了我在实际研究问题的能力。这在我以后的学习生活中也会有很大的作用,使我深深的意识到,做事必须老老实实,一步一个脚印,抓好基础,研究好理论的重要性。

这次设计是用C语言来编写的程序。在编写的过程当中,我通过学习互联网的许多资料,对整体的程序完成了一个完整的计划,遇到错误的地方及时更正,通过不断努力达到设计的要求。在这一过程中遇到了些问题,比如存储空间如何节省,这就要求自己对各个芯片元件的掌握程度要很高,通过不懈的学习,最终完成了程序的设计。这也是一个锻炼的过程。

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