基于DSP芯片的数字化水表设计

翁浩杰 杨文昌 汤金瑜 蒋文婕 夏 辰 江潇潇

上海工程技术大学电子电气工程学院，上海 201620



基于DSP芯片的数字化水表设计

翁浩杰 杨文昌 汤金瑜 蒋文婕 夏 辰 江潇潇*

上海工程技术大学电子电气工程学院，上海 201620

本文通过设计以DSP芯片为核心的数字化显示水表系统，通过水流量传感器采集水流量信号，通过CCS5.0开发环境，以C语言为基础进行编程，可以实现水表的数字化显示。 关键词：数据采集；A/D转换；DSP

一直以来水表数据的抄录问题都是相关供应部门急需解决但又得不到切实解决的问题。在行业信息化过程之中，户表数据的数字化具有非常现实的意义。数字化仪表的普及和应用是未来智能化住宅小区发展的必然。

一、硬件系统的设计

(一)水流量传感器

水流量传感器由塑料阀、涡轮转子和霍尔传感器组成。用于检测水流量并将水流量模拟信号转换为数字信号，当水流通过涡轮转子时，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。

1.输出波形图

2.引出线方式及相关参数

红线IN接+5V直流电源黄线OUT信号输出(可接示波器)黑线GND接地

频率：

f=5×QI3 Q-单位流量(L/min) 误差= ±2%

电压：3.5-24VDC，电流不能超过10mA

流完一升水输出300个脉冲，即1L水=300个方波

流量范围：1-30L/min

(二)TMS320C6748简介

DSP是整个系统的核心，处理器的选取主要是考虑以下几个方面的问题：

●系统的各功能是否可进行集成。

●计算速度是否达到实时处理的要求。

●I/0、中断、计数器等接口方便调用。

●存贮器是否满足程序存储的要求。

综合以上考虑，同时依据实验室测试需要，决定选择美国TI公司型号为TMS320C6748的DSP开发板，运用的仿真器为XDS100v2 USB，该仿真器支持高级语言编程，选用C语言进行编程。该设备是基于C674xDSP低功耗应用的处理器。它比DSP TMS320C6000?平台的其他成员有着更低的功耗。

(三)硬件系统框架

本论文所设计的系统硬件结构是以TMS320C6748型号DSP芯片为核心展开的。(详见图1)

保留传统机械式齿轮水表的原因在于目前齿轮传动的精确度还是较高的，为了比对无线传输的数据和水表直接测量数据间的误差，所以这一部分得以保留。

图1 硬件系统框架图

采用该设计主要有以下优点：

●可实现水表数字化读数的功能。

●显示屏所显示的数字与传统水表的数据可以对照。

●系统具有扩展性。

二、软件系统的设计

(一)软件设计整体思路

在进行水表系统的软件设计时，结合数字化显示水表具备的功能，考虑了以下几个设计思路：

l.程序的任务：应有其应用场合，程序就是确定程序承担的任务。

2.程序的时序性：要考虑任务的执行和时间顺序。

3.程序的扩展性：程序要具有灵活性，考虑将来系统扩展时必要的修改。

(二)水流信号采集流程

当系统通电，硬件自检完毕，开始采集工作。首先，进行中断保护，以便程序返回。其次，启动A/D转换控制信号。再次，采用中断查询方式。如图2所示。

图2 水流量信号采集程序流程图

三、结论

通过系统的软硬件设计、理论认证到实验具体情况的分析的检测，实现了传统水表的数字化显示。

对比于传统水表显示问题本系统具有以下特点：

1.传感器模块精准，误差较小。

2.水表读数与显示器读数可实施对照检查。

3.改变了传统水表读数困难的问题，显示清晰可辨。

附：实验结果图

图3 系统实物图 图4 传感器波形检测图

[1]姚灵.“互联网+智能水表2.0”推动水表产业转型升级[J].工业计量，2015，25(06)：26-28.

[2]俞骏豪.基于MSP430单片机的远传智能水表的设计与实现[D].华北电力大学，2015.

[3]TMS320C6748 Fixed/Floating-Point DSP User Manual[M].Texas Instruments.

TH814；TP

A

1006-0049-(2017)08-0255-01

*指导老师：江潇潇。