溫壓補償氣體渦輪流量計系統組成
氣體渦輪流量計由霍爾傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、MSP430F149 單片機、 液晶顯示電路、存儲電路和軟件組成。 系統框架圖如圖 1 所示，其中單片機為氣體渦輪流量計的核心，本系統采用 TI 的 MSP430F149 單片機，其zui突出的優點是超低功耗，能有效延長供電電池的使用壽命［1］。 氣體渦輪流量計的渦輪旋轉一周霍爾傳感器產生一個電脈沖信號，經過信號處理電路輸入單片機，溫度和壓力傳感器采集的信號經信號處理電路同樣輸入單片機，單片機進行運算處理 。 所得的流速和流量數據采用2 總線存儲到 2 存儲器中并顯示在液晶顯I C E PROM 示器上 。
系統軟件包括系統初始化模塊 ， 信號檢測模塊 ， 數據處理模塊 ， 液晶顯示模塊 ， 數據存儲模塊以及定時中斷服務模塊等 。
溫壓補償氣體渦輪流量計工作原理
該設計能實時將氣體流速準確地顯示出來 同， 時計算并顯示累計流量 。 氣體流過渦輪流量計推動渦輪旋轉 渦輪每旋轉一次 霍爾傳感器輸出一個，電脈沖 電脈沖信號經處理電路輸入單片機，由單片機計算出流速 而此時的流速為工況 非標準狀， （ 況 ） 下的流速 由于氣體密度受氣體溫度和壓力影響 ， 不同的溫度和壓力環境下所測氣體體積會有差別 ， 所以必須轉化成標準狀況 （20 ，0．1013MPa 或者 0 ，0．1013MPa） 下的氣體流速 ， 此過程是由單片機參考溫度和壓力傳感器所測的溫度和壓力值通過計算所實現的，同時每秒鐘進行一次流量積累計算從而得出累計流量［2］。 將單片機計算得出的標況下的流速和流量存儲到串口數據存儲器，并將流速實時顯示在串口液晶顯示模塊上。
溫壓補償氣體渦輪流量計硬件設計
2．1、單片機的選擇：
單片機為本系統的核心，因此選擇合適的單片機至關重要， 考慮到流量計系統低能耗方面的要求， 本系統采用 TI 公司的 MSP430F149 單片機，它是一款專門為低功耗而設計的高性能 16 位單片機， 系統中有一種活動模式 AM 和 5 種低功耗模式LPM0～LPM4， 根據系統運行時使用的功能模塊不同，采用不同的工作模式，它支持多種中斷源，用中斷請求將 CPU 喚醒只需要 6μs。 通過對單片機編程可有效降低系統的功耗。 MSP430F149 單片機結合了 TI 的高性能模擬技術 ， 含有豐富的片內外設 包， 括 ： 看門狗 （WDT）， 定時器 A（Timer－A）， 定時器 B（Timer－B）， 模擬比較器 A， 硬件乘法器 ，12 位 ADC，串口 0，1（USART0，1）， 直接數字存取 （DMA）， 基本定時器（Basic Timer）等。 如此豐富的片內外設為系統的單片解決方案提供了*方便。
2．2 溫度、壓力傳感器的選擇
溫度和壓力傳感器選擇的原則是：在保證精度的前提下，zui大限度降低功耗。 本系統采用壓力傳感器芯片 MS5535B，它是一個集成度高，功能強大的集成芯片，由一個硅壓阻傳感器和一個集成傳感器接口電路組成，測壓范圍為（0～14）bar，供電電壓2．2V～3．6V， 工作溫度 （－40～125）℃ ， 具有低供電電壓、 低功耗的特點。 溫度傳感器選用 TI 公司的TMP102 低功耗數字傳感芯片， 在－25 ～＋85 的量程內精度為 0．5 ，要求輸入電壓為 1．4V～3．6V，測量信號由雙線串行接口輸出，它有很低的工作電流，工作狀態供電電流為 10μA，休眠模式下電流為 1μA，*符合本設計低功耗的要求。
2．3、存儲電路和液晶顯示電路：
本設計中將所計算出的流速、流量等數據存儲在存儲器中， 采用 I2C 總線的 E2PROM 存儲器24C16，24C16 是串行的 E2PROM 存儲器， 存儲容量達到 16K，SCL 為時鐘線，SDA 為數據線， 原理圖如圖 2 所示， 其中 SCL2 接單片機 P4．6，SDA2 接單片機 P4．5［3－4］。
圖 2 24C16 E2PROM 存儲器原理圖
為了達到低功耗的要求， 本設計選用 HT1620存儲器映射的多功能 LCD 驅動器，其操作電壓為 2．4V～3．3V，3V 時操作電流小于 3μA， 低操作電流有效地降低了液晶模塊的功耗， 其顯示段數為 128 （32×4）， 內部集成有 LCD 控制器 ，LCD 驅動器和RAM。 單片機和 HT1620 的連線如圖 3 所示， 其中P2．3 連接 HT1620 的片選端，P2．0 連接數據線，P2．1和 P2．2 分別連接讀寫控制線。
圖 3 單片機與液晶顯示模塊連線圖
