水表實現方案

一、功能簡述
1.正反轉識別
2.瞬時流量測量
3.脈沖當量設定
4.液晶顯示累積流量、瞬時流量、當前時間
5.按鍵控制顯示，調節脈沖當量，調節時間
6.低電壓檢測、掉電保護
7.數據存儲

二、技術指標
滿足各類水表相關標準

三、原理框圖

水表包括流速采集、微控制器、電源管理、按鍵、數據存儲和液晶顯示幾部分組成

四、效果圖

五、實現方案
1.流速采集
MCU與LC9723定時(Δt時間段)通訊，既得Δt時間段內的平均瞬時流量值Fi，即可得瞬時流速。根據各流量點的當量ki(或叫做流量系數)校正瞬時流量，可得到精確的瞬時流量kiFi。

2.累積流量
瞬時值的數字累加和即為累積流量，其計算公式為

式中W為累積流量，ki為流量系數，Fi為瞬時流量。

3.電源管理
本設計采用低功耗設計，內部設有電源電壓監視和掉電保護電路，保證水表在掉電時能正確的將數據存入存儲器。

4.液晶顯示
由液晶通過按鍵循環顯示當前的流速，當前累積流量，當前時間等數據

5.數據存儲
MCU把累積流量數存入數據存儲器，包括歷史月份累積流量，歷史幾天的累積流量

6.按鍵
按鍵采取五按鍵方式，只有一個按鍵露出表外，其余按鍵為嵌入式按鍵。按鍵的功能有，控制液晶顯示屏顯示不同的數據、調節轉速當量、調節RTC等。

7.流量曲線校正

基表的誤差曲線如上圖所示，圖中的粗線為誤差統計平均值，曲線的方程為y=y(x)，為了精確表達曲線方程，我們采取多段線擬合的方法描述即y=kix+bi，由于描述一條直線只需要兩點即可，所以在程序中用分立的點來逼近誤差曲線。在不同的流速區間有不同的k值和b值。為了把水表的誤差校正到最小，把測得的實際值加上校正值得到校正后的值，即y=y測量+y校正=y測量+kix+bi。

校正后的誤差如圖所示，可以看到，誤差僅與基表誤差曲線的分散性有關,而且其量程比拓寬。


8.正反轉識別
葉片采用寬度不一的兩片金屬片相繼通過LC9723探頭，從而產生的脈沖信號的占空比不一來區別正反轉的。原理如下


由此產生的反轉脈沖信號如下


正轉脈沖信號為


在每一個脈沖的上升沿，LC9723會輸出一個脈沖寬度為20us的窄脈沖，當葉輪正轉時窄脈沖的出現是等時間間隔的，當反轉時，窄脈沖的出現是不等時間間隔的，因此正反轉的識別變得極其容易。

另外，該水表還具有脈沖喚醒功能。

六、程序流程