基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法及其系统

摘要

本发明公开了一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法及其系统，方法包括：传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；微控制器根据A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号；微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号；当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断；若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号；若B线电平信号为低电平信号，则判定水表正转；若B线电平信号为高电平信号，则判定水表反转；保存水表正转和反转的计量数据。只要A线电平信号有上升沿产生，即可触发中断进行计量，可减少小流量脉冲信号测量时产生的误差，提高计量准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及水表计量技术领域，尤其涉及一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法及其系统。

背景技术

传统的水表脉冲信号计量方式都是以固定周期AD采样且通过电压值判断A、B两线吸合、释放状态组合来计量，且无针对传感器开路、短路、磁干扰的计量，这种计量方式对小流量的脉冲信号采样时常会有遗漏的问题，计量不准确且计量精度较差，针对外部人为干扰无法及时报警给监控中心。

请参照图1，若传感器A、B两线输出的波形如图1的左侧所示，则表示水表正转，若如图1的右侧所示，则表示水表反转。

在公开号为CN104330119A的中国专利公开文件中，提出了一种智能电子水表及其计量方法，方法包括：S1、传输器监测第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的输出电压，并判断所述输出电压是否发生跳变，若是，则进入步骤S2；若否，则重复步骤S1；S2、传输器记录第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的跳变顺序；S3、传输器判断所述跳变顺序是否为第一霍尔传感器吸合、第二霍尔传感器断开，到第一霍尔传感器吸合、第二霍尔传感器吸合，到第一霍尔传感器断开、第二霍尔传感器吸合，再到第一霍尔传感器断开、第二霍尔传感器断开，若是，则控制电子计量数值也加一，若否，则控制电子计量数值减一。该方法通过判断跳变顺序来判断水表正转或反转，但该方法需要检测至少一个完整的跳变周期，同时，对于小流量的脉冲信号，易在采样时出现遗漏，从而导致误测，且该方法也不能检测水表及传感器的其他状态，如开路、短路、磁干扰等状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于中断和AD采样的水表脉冲 信号计量方法及其系统，可实现小流量的脉冲信号的计量，从而提高计量精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法，包括：

传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；

微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号；

微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号；

当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断；

若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号；

若B线电平信号为低电平信号，则判定所述水表正转；

若B线电平信号为高电平信号，则判定所述水表反转；

保存所述水表正转和反转的计量数据。

本发明还涉及一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量系统，包括：

第一得到模块，用于传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；

第二得到模块，用于微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号；

输出模块，用于微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号；

触发模块，用于当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断；

第一判断模块，用于若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号；

第一判定模块，用于若B线电平信号为低电平信号，则判定所述水表正转；

第二判定模块，用于若B线电平信号为高电平信号，则判定所述水表反转；

保存模块，用于保存所述水表正转和反转的计量数据。

本发明的有益效果在于：微控制器输出高电平信号时，表示当前处于检测状态；通过在A线电平信号首次为高电平信号的情况下，即A线电平信号从低电平信号变为高电平信号时，判断此时B线电平信号是否为低电平信号，从而判定出水表是否正转，也就是说，只要A线电平信号有上升沿产生，即可进行 计量，解决小流量的脉冲信号采样时常会有遗漏的问题，可大大提高计量准确性，扩大测量范围，改善小流量测量特性。

附图说明

图1为传感器输出的A、B两路信号的波形示意图；

图2为本发明一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法的流程图；

图3为本发明实施例一的方法流程图；

图4为本发明实施例二的方法流程图；

图5为本发明实施例三的调理模块的电路示意图；

图6为本发明一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量系统的结构示意图；

图7为本发明实施例四的系统结构示意图。

标号说明：

1、第一得到模块；2、第二得到模块；3、输出模块；4、触发模块；5、第一判断模块；6、第一判定模块；7、第二判定模块；8、保存模块；9、第二判断模块；10、第三判断模块；11、第一清除模块；12、第二清除模块；13、第一置起模块；14、第三得到模块；15、第三判定模块；16、第四判定模块；17、第五判定模块；18、第六判定模块；19、第七判定模块；

21、发送单元；22、转变单元；

51、第一判断单元；52、第一清除单元；53、第一置起单元；54、第二清除单元；55、第二判断单元。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思在于：在A线电平信号处于上升沿时，即触发中断进行计量。

请参阅图2，一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法，包括：

传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；

微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号；

微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号；

当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断；

若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号；

若B线电平信号为低电平信号，则判定所述水表正转；

若B线电平信号为高电平信号，则判定所述水表反转；

保存所述水表正转和反转的计量数据。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可大大提高计量准确性，扩大测量范围，改善小流量测量特性。

进一步地，所述“微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号”之后，进一步包括：

微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电压和B线电压；

若A线电压大于预设的开路阈值，则判定A线开路；

若A线电压小于预设的短路阈值，则判定A线短路；

若B线电压大于预设的开路阈值，则判定B线开路；

若B线电压小于预设的短路阈值，则判定B线短路；

若B线电压大于等于预设的第一干扰阈值且小于等于预设的第二干扰阈值，则判定存在磁干扰。

由上述描述可知，可通过AD采集电压值来判断水表和传感器的开路、短路、磁干扰等状态，为供水企业监控中心提供完整的有源发讯水表的远程监控。

进一步地，所述“微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号”具体为：

传感器将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号发送至调理模块；

调理模块将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号转变为对应的A线电平信号 和B线电平信号后发送至微控制器。

由上述描述可知，通过调理模块实现阻抗匹配并将脉冲信号转换为电平信号，使微控制器可以根据电平信号对水表状态进行判断。

进一步地，所述“若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号”具体为：

判断A线电平信号是否首次为高电平信号；

若是，则关闭外部中断并清除外部中断标志位；

置起A线首次低电平标志位；

清除A线首次高电平标志位；

判断B线电平信号是否为低电平信号。

进一步地，所述“当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断”之前，进一步包括：

判断A线电平信号是否为高电平信号；

若否，则判断A线电平信号在是否首次为低电平信号；

若A线电平信号首次为低电平信号，打开外部中断并清除外部中断标志位；

清除A线首次低电平标志位；

置起A线首次高电平标志位。

由上述描述可知，通过清除中断标志位，使下一次上升沿时能触发中断；通过清除或置起A线标志位，防止重复计数。

请参照图6，本发明还提出一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量系统，包括：

第一得到模块，用于传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；

第二得到模块，用于微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号；

输出模块，用于微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号；

触发模块，用于当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断；

第一判断模块，用于若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号；

第一判定模块，用于若B线电平信号为低电平信号，则判定所述水表正转；

第二判定模块，用于若B线电平信号为高电平信号，则判定所述水表反转；

保存模块，用于保存所述水表正转和反转的计量数据。

进一步地，还包括：

第三得到模块，用于微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电压和B线电压；

第三判定模块，用于若A线电压大于预设的开路阈值，则判定A线开路；

第四判定模块，用于若A线电压小于预设的短路阈值，则判定A线短路；

第五判定模块，用于若B线电压大于预设的开路阈值，则判定B线开路；

第六判定模块，用于若B线电压小于预设的短路阈值，则判定B线短路；

第七判定模块，用于若B线电压大于等于预设的第一干扰阈值且小于等于预设的第二干扰阈值，则判定存在磁干扰。

进一步地，所述第二得到模块包括：

发送单元，用于传感器将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号发送至调理模块；

转变单元，用于调理模块将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号转变为对应的A线电平信号和B线电平信号后发送至微控制器。

进一步地，所述第一判断模块包括：

第一判断单元，用于判断A线电平信号是否首次为高电平信号；

第一清除单元，用于若是，则关闭外部中断并清除外部中断标志位；

第一置起单元，用于置起A线首次低电平标志位；

第二清除单元，用于清除A线首次高电平标志位；

第二判断单元，用于判断B线电平信号是否为低电平信号。

进一步地，还包括：

第二判断模块，用于判断A线电平信号是否为高电平信号；

第三判断模块，用于若否，则判断A线电平信号在是否首次为低电平信号；

第一清除模块，用于若A线电平信号首次为低电平信号，打开外部中断并清除外部中断标志位；

第二清除模块，用于清除A线首次低电平标志位；

第一置起模块，用于置起A线首次高电平标志位。

实施例一

请参照图3，本发明的实施例一为一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法，包括如下步骤：

S1：系统初始化；所述系统初始化包括微控制器初始化、IO接口初始化、AD初始化、中断初始化等，即对微控制器的管脚进行配置，并进行中断源的设定；该方法中，中断源即为A线电平信号处于上升沿。

S2：传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；

S3：传感器通过调理模块将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号发送至微控制器，通过调理模块将脉冲信号转换为电平信号后发送至微控制器，微控制器获取对应的A线电平信号和B线电平信号。

S4：判断当前时间是否为预设的检测时间，若是，则执行步骤S5，若否，则执行步骤S10。

S5：微控制器输出高电平信号。

S6：判断A线电平信号是否为高电平信号，若否，则表示A线电平信号为低电平信号，执行步骤S7，若是，则A线电平信号为高电平信号，触发中断，执行步骤S11。

S7：判断A线电平信号是否首次为低电平信号，若是，则执行步骤S8，若否，则执行步骤S10。

S8：打开外部中断并清除外部中断标志位。

S9：清除A线首次低电平标志位并置起A线首次高电平标志位；执行步骤S10。

S10：微控制器输出低电平信号，执行步骤S4。

S11：判断A线电平信号是否首次为高电平信号，若是，则执行步骤S12，若否，则执行步骤S4。

S12：关闭外部中断并清除外部中断标志位。

S13：置起A线首次低电平标志位并清除A线首次高电平标志位。

S14：判断B线电平信号是否为低电平信号，若是，则执行步骤S15，若否，则执行步骤S16。

S15：判定所述水表正转。

S16：判定所述水表反转。

S17：保存所述水表正转和反转的计量数据；执行步骤S10。

在本实施例中，通过A线电平信号上升沿触发中断，然后根据B线电平信号的高低来确定水表的正反转状态；只要A线电平信号有上升沿产生，即可触发中断进行计量，可避免遗漏对小流量脉冲信号的测量而产生误差，提高计量准确性。

实施例二

请参照图4，本实施例为实施例一的进一步拓展，相同之处不再累述；区别之处在于：

所述步骤S5之后，还包括如下步骤：

S18：微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电压和B线电压。

S19：判断A线电压是否大于预设的开路阈值，若是，则执行步骤S20，若否，则执行步骤S21。

S20：判定A线开路；进一步分析造成开路的原因是否为传感器与水表脱落。

S21：判断A线电压是否小于预设的短路阈值，若是，则执行步骤S22，若否，则执行步骤S23。

S22：判定A线短路。

S23：判断B线电压是否大于预设的开路阈值，若是，则执行步骤S24，若否，则执行步骤S25。

S24：判定B线开路。

S25：判断B线电压是否小于预设的短路阈值，若是，则执行步骤S26，若否，则执行步骤S27。

S26：判定B线短路。

S27：判断B线电压是否大于等于预设的第一干扰阈值且小于等于预设的第 二干扰阈值，即是否处于一个闭区间，若是，则执行步骤S28，若否，则执行步骤S10；优选地，所述第一干扰阈值为0.3V，所述第二干扰阈值为1.5V。

S28：判定存在磁干扰。

在本实施例中，通过微控制器AD采集A、B两路的电压值来判断水表和传感器开路、短路、磁干扰等状态，为供水企业监控中心提供完整的有源发讯水表的远程监控。

实施例三

请参照图5，本实施例是上述实施例中调理模块的一种具体实现方式。

所述调理模块包括调理电路，所述调理电路包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的一端与所述传感器的A线脉冲信号输出管脚连接，另一端与所述微控制器的中断管脚连接；所述第二电阻R2的一端与所述传感器的B线脉冲信号输出管脚连接，另一端与所述微控制器的GPIO管脚连接。

所述调理模块还包括第一电容C1和第二电容C2；所述微控制器的第一AD管脚通过第一电阻R1与所述A线脉冲信号输出管脚连接；所述微控制器的第二AD管脚通过第二电阻R2与所述B线脉冲信号输出管脚连接；所述第一电容C1的一端连接第一AD管脚，另一端接地；所述第二电容C2的一端连接第二AD管脚，另一端接地。

所述调理电路还包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一静电阻抗器ESD1和第二静电阻抗器ESD2，所述检测管脚通过第三电阻R3与第一电阻R1连接；所述检测管脚还通过第四电阻R4与第二电阻R2连接；所述第一静电阻抗器ESD1的一端连于所述第一电阻R1和第三电阻R3之间，另一端接地；所述第二静电阻抗器ESD2的一端连于所述第二电阻R2和第四电阻R4之间，另一端接地。

所述调理电路还包括第五电阻R5、第三电容C3和第三静电阻抗器ESD3；所述第五电阻R5的一端与所述传感器的第一电源管脚连接，另一端与所述微控制器的第二电源管脚连接；所述第三电容C3的一端连接所述第一电源管脚，另一端接地；所述第三静电阻抗器ESD3的一端连接第二电源管脚，另一端接地。

所述传感器还包括接地管脚，所述接地管脚接地。

所述检测管脚通过GPIO信号控制，当不考虑功耗问题时，可以以固定高电平输出；当必须考虑系统功耗时，可以以固定周期输出高低电平。当需要检测传感器的信号时，则输出高电平。

通过互相连接电源管脚，微控制器可为传感器提供电源；同时，为了防止传感器内部为霍尔探测针提供工作机制的时钟源产出动态漂移，需要定期进行一次开关复位动作，微控制器可通过第二电源管脚输出复位信号至传感器；可选地，复位信号每个月输出一次。

优选地，所述传感器为环型卡扣式传感器。

优选地，所述微控制器为PIC单片机。

实施例四

请参照图7，本实施例是对应上述实施例的一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量系统，包括：

第一得到模块1，用于传感器检测水表，得到A线脉冲信号和B线脉冲信号；

第二得到模块2，用于微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电平信号和B线电平信号；

输出模块3，用于微控制器根据预设的检测周期输出高电平信号；

触发模块4，用于当A线电平信号为高电平信号时，微控制器触发中断；

第一判断模块5，用于若A线电平信号首次为高电平信号，则判断B线电平信号是否为低电平信号，包括：

第一判断单元51，用于判断A线电平信号是否首次为高电平信号；

第一清除单元52，用于若是，则关闭外部中断并清除外部中断标志位；

第一置起单元53，用于置起A线首次低电平标志位；

第二清除单元54，用于清除A线首次高电平标志位；

第二判断单元55，用于判断B线电平信号是否为低电平信号，得到第一判断结果。

第一判定模块6，用于若所述第一判断结果为是，则判定所述水表正转；

第二判定模块7，用于若所述第一判断结果为否，则判定所述水表反转；

保存模块8，用于保存所述水表正转和反转的计量数据。

还包括：

第二判断模块9，用于判断A线电平信号是否为高电平信号，得到第二判断结果；

第三判断模块10，用于若第二判断结果为否，则判断A线电平信号在是否首次为低电平信号，得到第三判断结果；

第一清除模块11，用于若所述第三判断结果为是，打开外部中断并清除外部中断标志位；

第二清除模块12，用于清除A线首次低电平标志位；

第一置起模块13，用于置起A线首次高电平标志位。

所述第二得到模块2包括：

发送单元21，用于传感器将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号发送至调理模块；

转变单元22，用于调理模块将所述A线脉冲信号和B线脉冲信号转变为对应的A线电平信号和B线电平信号后发送至微控制器。

还包括：

第三得到模块14，用于微控制器根据所述A线脉冲信号和B线脉冲信号，得到对应的A线电压和B线电压；

第三判定模块15，用于若A线电压大于预设的开路阈值，则判定A线开路；

第四判定模块16，用于若A线电压小于预设的短路阈值，则判定A线短路；

第五判定模块17，用于若B线电压大于预设的开路阈值，则判定B线开路；

第六判定模块18，用于若B线电压小于预设的短路阈值，则判定B线短路；

第七判定模块19，用于若B线电压大于等于预设的第一干扰阈值且小于等于预设的第二干扰阈值，则判定存在磁干扰。

综上所述，本发明提供的一种基于中断和AD采样的水表脉冲信号计量方法及其系统，通过A线电平信号上升沿触发中断，然后根据B线电平信号的高低来确定水表的正反转状态；只要A线电平信号有上升沿产生，即可触发中断进行计量，可减少小流量脉冲信号测量时产生的误差，提高计量准确性，扩大 测量范围，改善小流量测量特性；通过AD采集电压值来判断水表和传感器的开路、短路、磁干扰等状态，为供水企业监控中心提供完整的有源发讯水表的远程监控；通过调理模块实现阻抗匹配并将脉冲信号转换为电平信号，使微控制器可以根据电平信号对水表状态进行判断；通过清除中断标志位，使下一次上升沿时能触发中断；通过清除或置起A线标志位，防止重复计数。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。