晶体振荡器以节省功耗，工作模式下启用高频晶体振荡器以便迅速进行信号处理和显示刷新。
[0070]复位电路如图9所示，采用电源电压监测器芯片CAT823控制复位输出。当检测到3.6V电源不稳定或低于电压监测器的阀值电压，电压监测器输出低电平复位单片机。CAT823除具有电压监测功能外，还有看门狗复位输出。设计中通过单片机I/O 口 P6.3输出看门狗时钟，如果单片机运行故障进入死循环，看门狗时钟中断，则CAT823输出复位信号，重新启动单片机工作。
[0071]MSP430F169单片机的P6端口既有I/O功能，也有AD输入功能。如图10所示，程序中将P6端口的P6.7作为模拟信号采样输入。
[0072]输出显示选用IXD液晶显示输出，如图11所示，单片机的P4端口作为显示器数据输出，P5端口的P5.0-P5.4作为显示器控制输出，P2端口的P2.4-P2.7作为按键输入。
[0073]为适应仪表通信网络化的发展方向，电池供电型电磁转换器可通过RS485总线与上位机进行数据交流。选用SP3485E作为通讯芯片。SP3485E是一款可以3.3V供电的低功耗半双工收发器，完全满足RS485和RS422串行协议要求。如图12所示单片机中P3.4、P3.5既是I/O 口，又是通讯口。设计中单片机通过端口 P30进行通讯数据收发控制。空闲时单片机将P30置低电平，此时SP3485E芯片处于数据接收状态:总线上如果存在485信号，通过SP3485E转换成232信号，通过P35进入单片机。单片机接收到数据信号后，经过分析处理，判断如果需要回传数据，则将P30电平置高，数据通过P34进入SP3485E，在进入485总线。
[0074]存储器选用FM24CL04，主要用于存储总量信息，防止转换器断电后总量信息丢失。如图13所示的电路连接中，WP是芯片使能端，低有效，故接地，保持常效。工作时单片机的P56端口输出时钟到FM24CL04的SCL端，P57端口输出数据到FM24CL04的SDA端，R501和R502分别是时钟线和数据线的上拉电阻，可以让数据存储更加可靠。
[0075]如图14所示为JTAG连接线路，JTAG接口的TMS连接单片机的Pin56，TCK连接的Pin57，TDI连接的Pin55，测试端连接的Pin58，TDO连接的Pin54，TX连接的Pinl I，RX连接的Pin22。
[0076]在系统软件设计中，为了节省功耗，保证电池有足够的使用年限，在励磁间隔的大部分时间是低功耗模式。励磁间隔通过中断定时实现，励磁间隔时间到，立即进入中断，启动工作模式，此时开启高频时钟，快速进行信号采样并加以数据处理、流量显示和通讯输出。
[0077]图15为系统主程序流程图,系统开始运行后,先进行MCU初始化,再IXD初始化，完成后，中断开启进入低功耗模式，励磁间隔时间到后，进入工作模式，数据处理完毕后将重返低功耗模式。图16为系统工作模式流程图，进入工作模式后，先开启高频时钟，然后励磁输出，输出完成后，AD启动，再由处理器进行数据分析处理，数据处理完成后将由LCD显示输出，再经485通讯总线通讯输出。
【主权项】
1.低功耗电磁流量转换器，主要包括励磁电路、电源、信号调理电路、单片机接口电路，其特征在于所述的励磁电路中励磁方式为脉冲矩形波励磁，所述的电源采用两种锂亚电池组合的方式，所述的信号调理电路包括仪用放大器、低通滤波电路、阻容耦合电路及高增益放大电路，所述的单片机接口电路包括单片机、电源电路、复位电路、晶体振荡器、A/D输入、显示输出、485通讯输出、存储器电路、JTAG调试接口。2.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的脉冲矩形波励磁的励磁电流范围为20?80mA ;励磁间隔可以设置为2s、4s、6s、8s、10s、12sjirf_l^i%S置越长，电池供电时间越长；励磁宽度可以设置为60ms、50ms、40ms、30ms、20ms,励磁宽度设置越短，电池供电时间越长。3.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的电源采用两种锂亚电池组合方式，其一是将3节锂亚电池ER26500并连，满足3.6V输出两年的功耗；其二是将2个每3节ER26500串联组合之后，再并联输出，输出电压在10.8V，储藏功耗在18Ah，满足励磁电流为最大SOmA时两年的功耗需求，而且转换器壳体足以接纳此电池组合，将电源3.6V输出和10.8V输出分开考虑，进一步减少电池损耗。4.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的仪用放大器选择美国MAX頂公司的仪用放大器MAX641，外接增益电阻取5.5K，放大倍数为10。5.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的低滤波电路采用二阶低通滤波电路，运算放大器选用美国AD公司的OP81，连接方式为电压跟随器的形式，匹配组相同的电阻电容，电阻为47K，电容为2.2nF。6.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的阻容耦合电路中,位于低滤波电路与高增益放大电路中间，电容选择lluF，电阻为IM Ω。7.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的高增益放大电路中放大器选用美国AD公司的OP81，放大倍数为20-50倍，整个信号通道放大倍数在200-500倍，信号进入后续的AD采集；运放同相输入电阻为1ΚΩ、运放反相输入电阻为5ΚΩ、增益电阻为100K Ω，积分电容为2.2nF。8.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:所述的单片机接口电路中，所述的单片机选用美国德州仪器公司的MSP430系列的单片机作为微处理器，所述的电源电路设计中在单片机的电源输入端加一个0.1uf电容进行滤波，所述的复位电路采用电源电压监测器控制复位输出，所述的晶体振荡器采用SM高频晶体振荡器和32.768K低频晶体振荡器兼用，所述的显示输出采用液晶显示LCD做为产品的显示面板，所述的通讯输出通过RS485总线与上位机进行数据交流，所述的存储器选用FM24CL04。9.根据权利要求1所述的低功耗电磁流量转换器，其特征在于:在系统软件设计中，为了节省功耗，保证电池有足够的使用年限，在励磁间隔的大部分时间是低功耗模式。励磁间隔通过中断定时实现，励磁间隔时间到，立即进入中断，启动工作模式，此时开启高频时钟，快速进行信号采样并加以数据处理、流量显示和通讯输出。
【专利摘要】本发明是用于电磁流量计的低功耗电磁流量转换器，主要包括励磁电路、电源、传感器、信号调理电路、单片机接口电路，其特征在于所述的励磁电路中励磁方式为脉冲矩形波励磁，所述的电源采用两种锂亚电池组合的方式，所述的信号调理电路包括仪用放大器、低通滤波电路、阻容耦合电路及高增益放大电路，所述的单片机接口电路包括单片机、复位电路、晶体振荡器、A/D输入、显示输出、485通讯输出、存储器电路、JTAG调试接口。既能实现电磁流量转换器的低功耗，又能实现小体积化、能够进行现场显示、还能保证计量精度。
【IPC分类】G01F1/60
【公开号】CN105091962
【申请号】CN201410214313
【发明人】童云
【申请人】上海怿普仪表有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月20日