1、硬件總體設計

無(wú)線(xiàn)渦輪流量計主體采用單片機作為處理和控制核心，連接脈沖信號處理電路、RS-232通信、存儲器、無(wú)線(xiàn)通信模塊、繼電器驅動(dòng)電路和液晶顯示屏。ARM單片機通過(guò)處理渦輪傳感器輸出的脈沖信號計算出瞬時(shí)流量和累積流量，并發(fā)送到顯示屏和無(wú)線(xiàn)通信模塊，利用無(wú)線(xiàn)通信模塊將數據上傳到服務(wù)器。存儲元件選擇EEPROM和FLASH，EEPROM用于保存設置的參數，FLASH用于存儲一段時(shí)間內渦輪流量計狀態(tài)數據和流量數據。繼電器驅動(dòng)電路用于驅動(dòng)繼電器，從而控制電機實(shí)現閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。RS-232則用于該系統的調試。

2、單片機的選擇

系統選用低功耗高性能的 stm32f103cbt6 單片機作為處理核心。stm32f103cbt6 包含128K字節的可重擦寫(xiě)閃存、20K字節的內部SRAM、32個(gè)通用I/O口、3個(gè)16位通用定時(shí)/計數器、2個(gè)12位ADC、3個(gè)US-ART接口、2個(gè)SPI接口。設計中用使用1個(gè)定時(shí)器/計數器計算累積流量，1個(gè)ADC通道計算瞬時(shí)流量，2個(gè)USART接口分別用于RS-232 通信以及與4G模塊的通信，1個(gè)SPI接口用于給顯示屏發(fā)送數據，還使用了若干通用I/O口控制4G模塊的開(kāi)關(guān)機等。

3、電源電路

整個(gè)硬件電路需要提供5V、3.3V、3.8V電壓，分別供給繼電器驅動(dòng)電路、ARM單片機和液晶顯示屏、4G通信模塊。4G模塊的功耗較大，電流峰值最大為2A，而其他電路所需供電電流只有幾十毫安，所以設計供電電流為2.5A。硬件電路采用9～30V外部供電和鋰電池供電兩種供電方式，先將電壓轉換成5V，然后利用不同的LDO芯片，將電壓分別轉換成3.3V 和3.8V。

4、脈沖信號處理電路

渦輪傳感器輸出的脈沖信號不能被立即使用，需要經(jīng)過(guò)濾波、放大、限幅、整型等處理。脈沖信號處理電路，其中接頭CH1連接渦輪傳感器的信號線(xiàn)與地線(xiàn)，Sensor-Pluse 端連接ARM單片機的定時(shí)器。脈沖信號首先要濾波處理，這里直接使用0.01μF的電容濾波; 然后采用軌對軌運放將信號最大放大到500倍，使脈沖信號高電平被限制在運放的輸出電壓;最后經(jīng)過(guò)比較器整形后得到高電平為3.3V、低電平為0V的矩形脈沖信號。開(kāi)啟定時(shí)器輸入捕獲模式，ARM單片機就能捕獲每一個(gè)脈沖，再利用周期法測量脈沖的頻率。

5、無(wú)線(xiàn)通信設計

無(wú)線(xiàn)通信模塊選用移遠公司的EC200T-CN模塊。該模塊包含了三大運營(yíng)商的七種網(wǎng)絡(luò )制式，可根據網(wǎng)絡(luò )情況隨時(shí)切換成2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò )。模塊與控制器采用高速UART或USB2.0通信，具有SIM卡自動(dòng)檢測、低功耗等特點(diǎn)。在開(kāi)啟ARM單片機之后才能啟動(dòng)4G通信模塊，通過(guò)ARM單片機IO口控制4G通信模塊是否供電、開(kāi)關(guān)機、復位等。ARM單片機與4G通信模塊通過(guò)UART通信，但是由于A(yíng)RM單片機系統電壓為3.3V，EC200T-CN模塊系統電壓為3.8V，需要電平轉換芯片進(jìn)行轉換。#p#分頁(yè)標題#e#

EC200T-CN模塊預留了一些IO口，配合相應的外圍電路即可實(shí)現讀取SIM卡信息、控制LED燈、連接射頻天線(xiàn)、USB通信。SIM卡信息用于網(wǎng)絡(luò )連接;LED燈用于判斷網(wǎng)絡(luò )運行狀態(tài); 射頻天線(xiàn)用于實(shí)現接收和發(fā)送數據(射頻天線(xiàn)與硬件電路要求阻抗匹配);為便于EC200T-CN模塊的固件升級，預留了USB接口。#嘉可渦輪流量計#