一种高性能超低功耗流量计设计

     计算机技术的迅猛发展使仪器仪表的发展上了一个新台阶，传统的检测设备被智能化仪器所取代。智能化仪表的两个主要的发展方向是便携式低功耗智能仪表和大型自动测试系统。在木文中，我们特选德州仪器公司生产的MSP430F1121超低功耗单片机为核心，再设计出以干簧管为传感器，液品显示为输出设备的超低功耗流景计。

   1  MSP430F1121芯片简介

    MSP430F1121单片机是TI公司新近推出的16位超低功耗单片机MSP430系列中的一种型号。这种单片机具有如下特点:

    (1)采用RISC指令集，全部指令51条，核心指令27条，高度正交指令结构，处理内核功能强大而灵活。

    (2)超低功耗。在2. 2V电压、1MHz品振的系统中，工作模式下的电流为160μA，在2.2V电压4KHz的品振系统中，工作模式下的电流只有1.3mA。而在供电电压为2.2V，系统主频关闭，外部品振为32KHz时，芯片的工作电流仅为32μA。

    (3)带有4K的Flash，在有不多的数据需要在掉电时也能存储的情况特别适合，减少外接E2PROM所带来的电流消耗。

    (4)芯片从低功耗模式中唤醒的时间短，响应迅速。芯片仅需要6uS就能从低功耗模式中进入完全同步状态。

    2系统结构及功能

   本流量计的是以MSP430F1121单片机为核心的，其总体工作原理如图1所示。下而就系统的各个组成部分进行工作原理描述及低功耗分析。

    2.1输入通道

    输入设备主要由传感器(干簧管1和2)及模式控制组成。传感器有多种多样，从低功耗的角度出发，我们应多选用耗能少的传感器，如:应电式传感器。本流量计的传感器部分由两个干簧管组成，对比其它的将流量先转化成电信号，然后再经过A/D转换成数字信号的流量计来说简单而实用，尤其重要的是功耗大大降低。其工作原理如图2所示:当液体从A处流入流量计腔体时，由于压差的存在，使计量腔中的两腰轮同时旋转，腰轮的转速直接体现出流量的流速。腰轮上装有磁心3，每当腰轮旋转一周，磁心吸合固定在电路板上的两个干簧管4，即向单片机输入脉冲。单个干簧管产生的脉冲频率对应于相应的流速。在系统中，我们设计了两个干簧管，并目‘靠得很近。

    根据两干簧管的吸合状态，可以判断流量的流向。当干簧管1吸合时，若干簧管2已经吸合，则流量为反向，去除干簧管1,2的吸合标志，若此时未吸合，则保持原来的状态，设定干簧管1吸合标志;当干簧管2吸合时，若干簧管1已经吸合，则流向为正向，去除俩干簧管的吸合标志，若未吸合则保持原状态，仅设定干簧管2的吸合标志。此种两个干簧管配合辨向，有利于防}卜当流量流动振荡时造成错误计数的现象出现。