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基于MSP430單片機的標準孔板智能流量積算儀(2)2004年9月

4 軟件設計

4.1 軟件模塊

①初始化模塊

當系統啟動后,需要對時鐘源進行分配;對輸入輸出端口進行定義;對定時器、異步通信模塊、模數轉換器的控制寄存器進行初始化;對內部RAM和外部的EEPROM進行清零;對一些中斷允許寄存器和中斷標志寄存器進行初始化;選擇CPU的低功率模式。

②按鍵和顯示模塊

顯示模塊包括正常情況下的顯示子程序和配合按鍵功能的顯示子程序,后者和按鍵子程序一道作為中斷服務子程序。通過按鍵可以設定數字和字符、移動光標、功能切換、狀態保存;可以實現用戶和廠家參數的設置,實時測量不同傳感器的輸出電壓,在線標定壓力和差壓傳感器。在用戶參數中,可以設置一些流量計算所需的參數值,如天然氣組分、孔板和測量管的材料和直徑,以及頻率、脈沖輸出所對應的流量值;在廠家參數中可以設定傳感器的一些參數值。

③信號采集模塊

單片機按每0.5s采樣一次差壓值、4s采樣一次壓力和溫度值打開模擬開關,同時打開運算放大器。12位的ADC轉換器得到的是經過放大的數字量,需按照放大倍數進行還原。

④流量計算模塊

天然氣的流量計算模型[2]由于設計參數多,公式復雜,并且引入了相關參數的實時溫壓補償,因此計算量較大?梢詫⒉煌瑓档挠嬎阍O計成子程序的形式,由主程序按不同的進程調用。流量每2s計算一次。由于MSP430單片機具有較大的內存單元和程序存儲區,因此為了提高計算的精確度,對參與運算的變量全部采用了5字節浮點數的編碼方式。階碼采用1字節移碼,尾數采用4字節原碼。浮點數的基本運算和浮點數與其他制式定點數之間的相互轉換也可采用子程序的形式,由計算程序在運算過程中調用。

⑤流量輸出模塊

 流量的輸出可以根據用戶的設定,通過外接的24V電源按不同方式輸出?梢暂敵0~1000Hz的頻率信號、4~20mA的模擬信號和每個脈沖代表不同流量值的脈沖數。

⑥通信模塊

定義串口之間的通信接口協議:儀表向上位機傳送的數據內容、數據包的形式,以及上位機對儀表發送的指令格式。通信子程序作為中斷服務子程序響應串口的中斷請求。

⑦定時器子程序

 兩個16位的定時器T 均有多種時鐘源和4種工作模式可供選擇,根據需要產生不同的定時中斷信號。

 4.2 主程序流程圖

主程序流程圖如圖3所示。

                 圖3  主程序流程圖

5 結束語

   本智能流量積算儀作為天然氣標準孔板流量計的二次儀表,由于完全采用了符合國家標準的流量計算模型,具有實時的溫壓補償,很好地克服了傳統孔板流量計計量不精確的弊端,并且設計了功耗低,功能齊全,已開始在實際天然氣生產過程中使用。


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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