基于51单片机的霍尔水流量计设计

1、开发准备

（1）YF-B1流量传感器一个
（2）51开发板一个

2、基础知识

（1）YF-B1流量传感器只有三根线。即数据线、VCC、GND。数据线输出为占空比为50%的方波。当水流通过水流转子组件时，磁性转子转动并且转速随着流量的变化而成线性变化。霍尔传感器（霍尔元件采样）输出相应的脉冲信号。其流量脉冲特性计算公式为：脉冲f(Hz)=8.1x流量Q(L/min)-3。
（2）51单片机的中断工作方式。51单片机有定时器T0和T1，他们既有定时又有计数的功能。通过设置相关的特殊功能寄存器就可以启用定时或计数功能。需要注意的是，定时器系统是单片机内部一个独立的硬件部分，CPU一旦设置定时功能，定时器便在晶振的作用下计时，当计数器计满便会产生中断，通知CPU该如何去处理。而作为计数器时，计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0(P3.4),T1(P3.5)或者T2(P1.0，52单片机）。

3、电路设计

（1）将霍尔传感器数据线插在P3.4，VCC接在VCC,GND接GND。

（2）这是我的开发板数码管的电路，提供参考。

4、软件设计

#include

#include

#define uchar unsigned char   //宏定义

#define uint  unsigned int   //宏定义

sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口

sbit du = P2^6;  //位定义数码管位选锁存器接口

float frency,Q,F,num;//Q为流量，单位L/min；F为频率，单位HZ

uchar code leddata[]={ 

                0x3F,  //"0"

                0x06,  //"1"

                0x5B,  //"2"

                0x4F,  //"3"

                0x66,  //"4"

                0x6D,  //"5"

                0x7D,  //"6"

                0x07,  //"7"

                0x7F,  //"8"

                0x6F,  //"9"

                0x77,  //"A"

                0x7C,  //"B"

                0x39,  //"C"

                0x5E,  //"D"

                0x79,  //"E"

                0x71,  //"F"

                0x76,  //"H"

                0x38,  //"L"

                0x37,  //"n"

                0x3E,  //"u"

                0x73,  //"P"

                0x5C,  //"o"

                0x40,  //"-"

                0x00,  //熄灭

                0x00  //自定义

                         };

                 //数码管带小数点显示

uchar code leddatapoint[]={ 

                0xBF,  //"0"

                0x86,  //"1"

                0xDB,  //"2"

                0xCF,  //"3"

                0xE6,  //"4"

                0xED,  //"5"

                0xFD,  //"6"

                0x87,  //"7"

                0xFF,  //"8"

                0xEF,  //"9"

                0x00,  //熄灭

                0x00  //自定义

                         };

//毫秒级延时函数

void delay(uint z)

{

 uint x,y;

 for(x = z; x > 0; x--)

  for(y = 114; y > 0 ; y--);

}

//四位数码管动态显示函数

void display(float i)

{

 uchar shi, ge,fen,shifen;

 float x,y;

 shi = i / 10; //显示十位

 ge  = (int)i % 10;//显示个位

 x=i*10;

 y=i*100;

 fen = (int)x%10;//分位

 shifen = (int)y%10;//十分位

 P0 = 0xff;//清除断码

 we = 1; //打开位选

 P0 = 0xef;//1110 1111  

 we = 0; //关闭位选

 du = 1;//打开段选

 P0 = leddata[shi]; 

 du = 0; //关闭段选

 delay(5);//延时5毫秒

 P0 = 0xff;//清除断码

 we = 1; //打开位选

 P0 = 0xdf;//1101 1111  

 we = 0; //关闭位选

 du = 1;//打开段选

 P0 = leddatapoint[ge]; 

 du = 0; //关闭段选

 delay(5);//延时5毫秒

 P0 = 0xff; //清除断码

 we = 1;//打开位选

 P0 = 0xbf;//1011 1111 

 we = 0; //关闭位选

du = 1; //打开段选

 P0 = leddata[fen];

 du = 0; //关闭段选

 delay(5);//延时5毫秒

P0 = 0xff; //清除断码

 we = 1;//打开位选

 P0 = 0x7f;//0111 1111 

 we = 0; //关闭位选

du = 1; //打开段选

 P0 = leddata[shifen];

 du = 0; //关闭段选

 delay(5);//延时5毫秒 

}

uint read()//得到计数器0当前脉冲次数函数

{

 uint tl,th1,th2;//读两次高位，两次高位一样说明没有低位进位，读数更加精确。

 uint val;

 while(1)

  {

  th1=TH0;

  tl=TL0;

  th2=TH0;

  if(th1==th2)

   break;

 }

 val=th1*256+tl;

 return val;

}

void main()

{

 TMOD=0x15;//定时器计数器工作方式配置

 TH0=0;

 TL0=0;

 TH1=(65536-45872)/256;

 TL1=(65536-45872)%256;

 EA=1;//开总中断

 ET0=1;//中断允许

 ET1=1;

 TR0=1;//运行控制位

 TR1=1;

 while(1)

 { 

  display(Q);

 }

}

void T0_time()interrupt 1

{

 TH0=0;

 TL0=0;

}

void T1_time()interrupt 3

{

 TH1=(65536-45872)/256;//50毫秒

 TL1=(65536-45872)%256;

 num++;

 if(num==20)  //1s更新一次数据，送至数码管显示

 {

  num=0;

  F=read();//每隔1s读一次计数器0，该值则为频率。计算出Q后立马把计数器0清零重新计数。

  if(F>0)

  {

   Q=(F+3)/8.1;//流量传感器经验公式

   TH0=0;

   TL0=0;

  }

  else

  {

   Q=0;//如果不加这句，当F=0，由公式知道Q！=0。

   TH0=0;

   TL0=0;

  }

 } 

}

5、测试效果

写在最后：上传照片的时候大小超过5M，记录一下调整方法，以免又忘了。
直接使用Windows自带照片编辑工具->点击更多->调整大小。

因为这是之前做比赛的时候剩下的传感器，前两天突然冒出来了，看了看数据手册，发现挺简单的就敲了出来。电路板就没设计了，因为YF-B1的输出太简单了。源码应该没有问题，测试过精度还挺不错的。代码能力还值得提升，有很多冗余的部分，之后有时间优化一下。