基于多處理器技術(shù)的渦街流量計

0 引言
渦街流量計因其介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、無可動部件、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，在許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)渦街流量計采用模擬信號處理方法，抗干擾能力差，且一般采用4～20mA的模擬量輸出，因此不能滿足當(dāng)今現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展和分布式控制系統(tǒng)實時性、穩(wěn)定性、可靠性的要求。
針對渦街流量計在低流速測量和信號輸出方面存在的問題，開發(fā)了基于多處理器技術(shù)的帶PROFIBUS-DP接口的渦街流量計。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)的總體設(shè)計從抗干擾、低功耗和帶總線接口三個角度出發(fā)，主要分為四大部分：模擬信號預(yù)處理電路、控制及傳輸電路、數(shù)字信號處理電路和PROFIBUS-DP接口電路。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。基于單片機(jī)和DSP相結(jié)合的雙核技術(shù)，可以充分發(fā)揮 MSP430強(qiáng)大的控制功能和DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，來解決渦街流量計的抗干擾問題，提高系統(tǒng)的實時性和可靠性。選用同類產(chǎn)品中超低功耗型號的DSP 和單片機(jī)，低功耗的系統(tǒng)外圍芯片；充分利用MSP430單片機(jī)的高集成度和DSP的HPI接口的強(qiáng)大功能，省去需要外接的12位A／D和用于存放DSP程序的Flash ROM，降低系統(tǒng)的功耗。SPC3集成了PROFIBUS-DP物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的完整協(xié)議，為渦街流量計的總線接口提供了廉價的配置方案。整個系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、方便，既節(jié)約了成本，又縮小了體積。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 模擬信號預(yù)處理電路
模擬信號預(yù)處理電路包括電荷放大器、差動放大器和抗混迭濾波器。模擬信號預(yù)處理電路通過以運算放大器為主體的模擬電路對采集到的電荷信號進(jìn)行三方面的處理：通過輸入級的電荷放大器將渦街傳感器壓電檢測元件輸出的交變電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；通過差動放大器和其它級電路的放大功能實現(xiàn)交變信號的幅值放大；通過抗混迭濾波器實現(xiàn)信號ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)之前的抗混迭濾波。