基于STC15单片机的智能流量计(2)

2.4流量检测电路设计

流量检测部分采用水流量传感器，如图1所示，它的组成部分塑料阀体 、水流转子组件和霍尔传感器组成。它装在热水器进水端，用于检测进水流量，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LM331芯片，这款芯片是由美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,精密频率电压转换器 ，就是由它将水流量传感器输出的脉冲值由于频率转换为模拟量电压值，反馈给STC15F2K61S2芯片内部ADC转换器，然后通过算法求出单位流量并显示在OLED屏上。

课题任务中最重要的是水流量的测量。通过水流量传感器的数据采集，根据

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不同的水流量传感器的参数可以得出单片机在运算时的数据。水流量传感器一般在零下10摄氏度到55摄氏度的环境温度下可正常运行。在电路和传感器正常工作的情况下，我们根据LM331芯片和水流量传感器提供的技术文档得出了以下两个核心算法，这个也是我们整个电路能否实现正常测量的关键部分。

1.f0=1/(t1+t2)=VL/(RLIRt1)

2.频率计算=常数7.5*单位流量（L/min）*时间（秒）

图（1）.流量传感器

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2.5按键与显示电路设计

为了实现水流量计的智能化，还有对减少电能的消耗增加使用寿命，在电路中我们增加了三个按键，分别用于控制OLED屏幕的点亮和休屏、进入设置模式，对参数进行修改。

对于OLED屏幕的控制我们采用1min钟自动息屏，同时可以用按键唤醒，在屏幕亮的过程中也可以通过按键进行息屏，自动息屏的时间通过按键进入设置模式进行修改，休屏时间范围在1~9分钟之间。当然，通过进入设置模式还可以设置仪表常数、仪表编号，在实际产品出厂的时候可以得到应用。

显示电路我们采用0.96寸OLED显示屏模块，OLED 由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。这款分辨率为128*64，与单片机通讯采用SPI通讯。SPI通讯由串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI总线可以实现 多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。SPI通讯相当于I2C和UART而言实现简单，有时钟协议。

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3.智能流量计软件设计

3.1 程序结构说明

软件总的设计要求需要OLED显示瞬时流量、累计流量及其温度，并且能在设置中设置相关参数，调整息屏时间。水流量的测量为0.25秒读取一个流量值。OLED屏开机在第一行显示瞬时流量、第二行为累计流量、第三行为温度，在无按键操作的话默认1分钟后息屏。设置界面由按键控制。进去设置界面后屏幕不需息屏，其中的参数值则通过另一个按键控制。整个程序中结构较为简单，但其中也有几个重要而且比较费脑筋的子程序，包括水测量程序、水流量数据的计算与转换、温度数据转换等程序。

在程序中可以分为4个主要模块：水流量模块，温度模块，OLED显示模块，设置模块。如图为总体流程图。

K3锁屏键操作 Y N 息屏时间判断 系统初始化 流量测量 温度测量 屏幕息屏 屏幕常亮 按键判断

无按键操作 显示测量数值界面 7 K2按键操作 显示设置界面

K1按键设置程序

3.2 OLED显示程序设计

本课题采用的是STC15单片机为控制核心，由中景园电子提供的0.96寸OLED模块为显示输出设备，如图2所示，在Keil环境下编写OLED显示模块驱动程序，并下载Hex文件至单片机，从而实现OLED显示系统设计。由于所采用的OLED不带字库，因此无论是显示图形还是显示汉字，均需通过取模软件进行编码，然后按SPI协议，将对应的编码按照所确定的地址模式写入对应的CDDRAM中。

系统初始化 OLED初始化 OLED清屏 调用显示字符 OLED显示 图（2）.0.96寸OLED屏

3.3 A/D转换程序设计

本次课题我们采用的是STC15单片机，此款单片机内置有高速10位8通道A/D转换器，它就是把模拟信号转换成数字信号，采用逐次逼近型进行转换。我们将选用P1.4、P1.5为流量传感器和温度传感器的模拟量输入端，其中流量传感器先由LM331转换为电压信号，单片机的内部ADC转换器再将其由电压信号转换为数字量进行计算得出实际流量值，而温度传感器的转换就相对比较简单，通过电桥电路和LM358芯片输入一个模拟量电压，再由单片机进行AD转换为为数字量进行计算。下图为AD转换的程序框图

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