一種基于MSP430的無磁水表設(shè)計方案

　　1. MSP430FW42x單片機介紹

　　MSP430FW42x系列單片機是TI公司針對電子式流量與旋轉(zhuǎn)運動檢測最新開發(fā)的專用MCU芯片，它將超低功耗MCU、旋轉(zhuǎn)掃描接口(SCAN IF)和液晶顯示LCD驅(qū)動模塊完美地結(jié)合在一起。該器件的超低功耗結(jié)構(gòu)和流量檢測模塊不僅延長了電池的壽命，同時還提高了儀表的精度與性能。MSP430FW42x的典型應(yīng)用包括熱量儀表、熱水和冷水儀表、氣體儀表和工業(yè)流量計、風力計以及其他旋轉(zhuǎn)檢測應(yīng)用。

　　2. 流量測量的原理

　　2.1 基本原理

　　一個由葉輪或螺旋齒輪構(gòu)成的機械裝置把流體流動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)對流體流量的測量。

　　把一個諧振回路中的電感置于葉輪的上方可以檢測到葉輪的轉(zhuǎn)動，葉輪的一半敷有銅或其他有阻尼性的金屬。由電感在葉輪上方的位置決定諧振回路的阻尼系數(shù)，電感位于區(qū)域a時，回路的阻尼系數(shù)高于電感位于區(qū)域b時。通過測量諧振回路的不同阻尼系數(shù)，可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)動的測量。圖1為測量原理示意圖。

　　2.2 振蕩測試法

　　圖2給出了2個傳感器位于不同區(qū)域時的振蕩波形，MSP430FW42x采用振蕩測試法把不同的衰減幅度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行測量。這種方法把圖2中的傳感器1的減幅系數(shù)表示為L,傳感器2的減幅系數(shù)表示為H。

　　2.3 信號處理

　　隨著葉輪轉(zhuǎn)動，傳感器l和傳感器2的信號隨之不斷改變。圖3給出了兩個傳感器的狀態(tài)變化，如果知道前一個狀態(tài)和新的狀態(tài)，則同時可以得出旋轉(zhuǎn)的方向。增計數(shù)：由狀態(tài)d變化到狀態(tài)a;減計數(shù)：由狀態(tài)b變化到狀態(tài)a。

　　3. 采用MSP430FW427設(shè)計的無磁水表

　　采用MSP430FW427設(shè)計水表具有非常簡單的電路結(jié)構(gòu)，流量測量部分由MSP430FW427內(nèi)置SCAN IF模塊完成。圖4為采用MSP430FW427設(shè)計的無磁水表系統(tǒng)原理框圖。