术语和定义
参考文献
//www.wsdof.com/configurable-mixed-signal．
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- GreenPAK设计软件，《软件下载及用户指南》，Dialog Semiconductor雷竞技电竞平台
- AN-CM-230水流量表。gp，GreenPAK设计文件，Dialog半导雷竞技电竞平台体
- GreenPAK开发工具，GreenPAK开发工具网页，对话半导体雷竞技电竞平台
- GreenPAK应用笔记，GreenPAK应用笔记网页，Dialog半导体雷竞技电竞平台
- SLG46533, Datasheet, 雷竞技电竞平台Dialog Semiconductor
- AN-1178，“GreenPAK实际运用脉冲计数器 - 频率计，温度计，电压表”应用笔记，Dialog半导体雷竞技电竞平台
- R. KNOERR, Débitmètre à affichage numérique，法国《检疫电子杂志》，OCT-20011年第3645期
- YF-S201流量传感器数据表
介绍
一种精确，小，低成本的液体流量计可以很容易地使用GreenPAK™组件。在这个应用笔记中，我们提出了一个水流量计，连续测量水流，并显示在三个7段显示。流量传感器测量范围从1到30升每分钟。传感器的输出是一个数字PWM信号，其频率与水流速率成比例。
三个GreenPAK可编程混合信号矩阵SLG46533 ICs计算一个基时间t内的脉冲数。这个基时间是这样计算的，脉冲数等于在那个时期的流量，然后这个计算的数字显示在7段显示器上。分辨率为0.1升/分钟。
该传感器的输出被连接到数字输入与第一混合信号矩阵计数分数的施密特触发器。这些芯片通过数字输出，它连接到一个继续混合信号矩阵的数字输入级联在一起。每个设备通过7个输出连接到一个7段共阴极显示器。
用一个GreenPAK可编程混合信号矩阵比许多其他解决方案，如微控制器和分立元件更可取。与微控制器相比，微控制器具有较强的抗干扰能力GreenPAK更低的成本，更小，更容易编程。与离散逻辑集成电路设计相比，它成本更低，易于制造，体积更小。
为了使这种解决方案在商业上可行，该系统必须尽可能小，并被密封在防水、坚硬的外壳内，以抵抗水、灰尘、蒸汽和其他因素，以便它可以在各种条件下运行。
为了测试设计一个简单的PCB建成。这GreenPAK器件使用20引脚双排母头连接器插在该PCB上。
测试使用的是由一个Arduino和在家庭水源的第二时间水流量产生的脉冲，测定由第一次。该系统已示出的99％的准确度。
系统的总体描述
一个最常见的方式来测量液体的流速是酷似由风速计测量风速的原理：风的速度正比于风速计的转速。这种类型的流量传感器的主要部分是一种风车，其速度正比于通过它的液体流速的。
我们使用的是URUK公司的YF-S201水流量传感器图1．在这种传感器中，安装在风车上的霍尔效应传感器每转一圈就输出一个脉冲。输出信号频率由以下关系式给出:f出去= 7.5 × q式中Q为水流速率，单位为升/分钟。
例如，如果测量的流量为1升/分钟，输出信号频率为7.5 Hz。为了以1.0升/分钟的格式显示流量的实际值，我们必须计算1.333秒时间内的脉冲数。在1.0升/分钟的例子中，计数结果将是10，在7段显示器上显示为01.0。在这个应用程序中解决了两个任务:第一个是计数脉冲，第二个是计数任务完成时显示数字。每个任务持续1.333秒。
GreenPAK设计师实现
该SLG46533有许多通用的组合功能宏蜂窝和它们可以被配置为查找表，计数器或d-触发器。这种模块化是什么使GreenPAK适合应用。
该方案具有3个阶段：阶段（1）产生周期性数字信号到开关系统的2个任务之间，阶段（2）计数流量传感器脉冲和阶段（3）显示小数。
第一阶段:计数/显示切换
一种数字输出“COUNT / DISP-OUT”，改变高和低每1.333秒之间的状态是必需的。当高，系统计数脉冲和低时它显示计数结果。这可以使用DFF0来实现，CNT1和OSC0有线等示于图2．
OSC0的频率为25千赫。CNT1 / DLY1 / FSM1被配置为一个计数器，它的时钟输入端连接到CLK / 4，使得CNT1的输入时钟频率为6.25千赫。对于持续第一时钟周期：1/6.25 kHz = 160µs， CNT1输出高，从下一个时钟信号上升沿开始，计数器输出低，CNT1从8332开始递减。当CNT1数据达到0时，在CNT1输出上产生一个新的脉冲。在CNT1输出的每一个上升沿，DFF0输出改变状态，如果低，它切换到高，反之亦然。
DFF0的输出极性应该配置为倒转。CNT1设置为8332，因为计数/显示时间T为:
T = (8332 + 1) × 160µs = 1.333秒。
第二阶段:计数输入脉冲
使用DFF3/4/5/6制作4位计数器，如图所示图4．上的每个脉冲，该计数器的增量仅当“COUNT / DISP-IN”，这是PIN 9，是很高的。与门2-L2输入是 “COUNT / DISP-IN” 和PWM输入。计数器复位，当它到达10时，或者当计数阶段开始。的4位计数器被复位时的DFF RESET引脚，其被连接到相同的网络“RESET”，是低的。
4位LUT2用于计数器达到10时复位。由于DFF输出是倒转的，数字的定义是通过倒转二进制表示的所有位来实现的:将0交换为1，反之亦然。这种表示称为二进制数的1的补数。4位LUT2输入IN0、IN1、IN2和IN3分别接a0、a1、a2、a3和a3。4-LUT2的真值表如表1．
当记录10个脉冲时，4-LUT0的输出由高到低切换。在这一点上，CNT6/DLY6的输出，配置为工作在一个拍摄模式，切换到低90纳秒期间，然后再次打开。同样，当“COUNT/DISP-IN”从低到高时，即。系统开始计数脉冲。CNT5/DLY5的输出，配置为工作在一次拍摄模式，开关太低的时间为90ns，然后再次打开。重要的是保持RESET按钮在一个低水平一段时间，然后使用CNT5和CNT6再次打开它，给所有dff复位时间。由于PWM信号的最大频率是225hz，所以90ns的延迟对系统精度没有影响。CNT5和CNT6的输出连接到输出RESET信号的and门的输入端。
4- LUT2的输出也被连接到引脚4，标记为“F / 10-OUT”，其将被连接到下一个芯片的数量级的PWM输入。例如，如果“PWM-IN”的分数计数装置中的一个连接到传感器的PWM输出，和它的“F / 10-OUT”被连接到这些单元的“PWM-IN”计数装置和“F / 10-OUT”，后者被连接到‘数万PWM-IN’计数装置等。所有这些阶段的“COUNT / DISP-IN”应被连接到相同的任何3台设备的分数计数装置“COUNT / DISP-OUT”。
图5通过演示如何测量1.5升/分钟的流速，详细解释这一阶段的工作原理。
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12月/十六进制
格式 |
4位二进制表示 |
4位LUT2 |
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3 = a3 |
LUT - IN2 = A2 |
LUT - IN1 = a1 |
LUT - IN0 = A0 |
出去 |
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第三阶段:显示测量值
此阶段具有作为输入：A0，A1，A2和A3（反转），并且将输出到连接到7段显示器的管脚。每段具有由可用的LUT进行的逻辑功能。4位的LUT可以很容易做的工作，但不幸的是只有1个是可用的。4位LUT0用于段G，但对于其他段，我们使用了双3比特的LUT，如图图6．最左边的3位lut有a2/a1/a0连接到它们的输入，而最右边的3位lut有a3连接到它们的输入。
所有的查表都可以从7段译码器真值表推导出来表2.．它们出现在表3，表4.，表5.，表6.，表7.，表8.，表9.．
控制7段显示的GPIO控制销通过反相器为输出时“COUNT / DISP-IN”是低的，这意味着显示器的显示任务期间仅改变连接到“COUNT / DISP-IN”。因此，计数任务期间，显示器是OFF以及显示任务中它们显示计数的脉冲。
小数点指示器可能需要在7段显示的某个地方。因此，我们将标记为“DP- out”的PIN5连接到反向的“COUNT/DISP”网络，并将其连接到相应显示器的DP上。在我们的应用程序中，我们需要显示单位计数设备的小数点，以“xx”格式显示数字。x”，然后我们将单元计数设备的“DP- out”连接到单元7段显示的DP输入，其余部分不连接。
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Nbr在DEC格式 |
1的互补二进制表示 |
显示的段的状态数的功能 |
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a2 |
a0 |
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LUT12 |
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a2 / IN2 |
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LUT12出来 |
a3 /三机一体 |
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PIN10 / 7SEG-B |
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硬件实现
图7显示了3GreenPAK芯片和连接每个芯片到其相应的显示器。的小数点输出GreenPAK连接7段显示器的DP输入，以其正确的格式显示流量，分辨率为0.1升/分钟。LSB芯片的PWM输入端连接到水流传感器的PWM输出端。电路的F/10输出连接到下面芯片的PWM输入。对于具有更高流量和/或更高精度的传感器，可以级联更多芯片以附加更多的数字。
F结果
为了测试系统，我们构建了一个简单的PCB，其中有连接器可以插入GreenPAK使用20针双排母头的插座。该PCB的原理图和布局以及照片在附录中给出。
该体系用一个Arduino，通过产生脉冲在225赫兹分别对应于30升/分钟的流量模拟流量传感器并且以恒定的水源，已知流率首先测试。得到的结果等示于图8: 29.7升/分钟，误差约1%。
用流速传感器和家用水源进行了第二次测试。不同流量下的测量方法见图9．
结论
这个应用说明演示了如何使用Dialog构建一个小的，低成本的，精确的流量计GreenPAKSLG46533。多亏了GreenPAK，这个设计比可比的解决方案更小，更简单，更容易创建。
我们的系统可以以0.1升的分辨率测量高达30升/分钟的流量，但我们可以使用更多GreenPAKs根据流量传感器的不同，可以测量更高的流量，精确度更高。基于Dialog greenpak的系统可以与多种涡轮流量计一起工作。
建议的解决方案旨在测量水的流量，但它可以适应于任何输出PWM信号的传感器，如气体流量传感器。
输入信号可以来自一个9v电池，它将被转换成5v使用5v稳压器LM7805。
