智能電磁流量計的(de)主要功能和(hé)設計思路
　　本項目中要求智能電磁流量計轉換器所實現的(de)主要功能有：
　　①　A/D采樣，每隔1/12 s采樣一次；
　　②　D/A轉換，輸出4～20 mA電流；
　　③　産生電磁流量計必需的(de)2路相位相反、頻(pín)率相同的(de)勵磁方波信号，要求頻(pín)率爲30 Hz和(hé)60 Hz兩種；
　　④　産生對(duì)2路勵磁方波信号高(gāo)電平接近下(xià)降沿的(de)20 ms脈沖采樣信号；
　　⑤　液晶顯示，顯示流量結果、檢測狀态（空/滿管狀态、正/反流量）、設置參數和(hé)自診斷結果等等；
　　⑥　鍵盤管理(lǐ)，設置3個(gè)按鍵，對(duì)鍵盤動作進行處理(lǐ)；
　　⑦　脈沖量輸出，将流量結果轉換成0～1 000 Hz範圍内的(de)脈沖信号輸出；
　　⑧　兼容HART協議(yì)，對(duì)手持式通(tōng)信器發出的(de)命令作出反應；
　　⑨　流量狀态檢測/輸出，檢測管道爲空管或滿管，流量方向爲正向或反向，并輸出相應的(de)開關量等等。
　　根據工作條件和(hé)工作經驗，我們選擇了(le)Motorola公司的(de)M68HC11系列的(de)單片機來(lái)設計智能化(huà)方案。M68HC11系列以功能強、速度高(gāo)而著稱，是功能最強的(de)8位單片機。它與其他(tā)系列單片機最大(dà)的(de)區(qū)别在于它具有4種工作方式，即正常單片方式、正常擴展方式、特殊自引導方式及特殊測試方式。對(duì)于開發儀表，Motorola公司推薦使用(yòng)正常單片方式。單片機處于正常單片方式時(shí)對(duì)外不提供地址線和(hé)數據線。由于内部帶了(le)相當可(kě)觀的(de)RAM和(hé)ROM，因此它通(tōng)常不需要外接存儲器，并且具備相當多(duō)的(de)并行I/O口及高(gāo)速的(de)同步串行通(tōng)信口和(hé)異步串行通(tōng)信口。采用(yòng)M68HC11系列開發儀表，相對(duì)來(lái)說，能大(dà)大(dà)簡化(huà)系統設計，減小系統體積，接口簡單，便于調試。
　　由于此項目對(duì)智能電磁流量計的(de)要求很高(gāo)，不僅要求具備電磁流量計的(de)基本測量功能，液晶顯示模塊要能夠顯示大(dà)量的(de)信息，并且要能與HART協議(yì)兼容。随之帶來(lái)的(de)問題是功能越多(duō)，結構越複雜(zá)。由一塊單片機來(lái)實現全部的(de)功能是不太可(kě)能的(de)。比較國外的(de)同類産品可(kě)以發現，它們均采用(yòng)了(le)多(duō)CPU系統。因此設計了(le)一套多(duō)CPU系統的(de)方案。其中一片CPU作爲主機，負責實現A/D采樣、D/A轉換、與HART通(tōng)信協議(yì)的(de)接口及開關量檢測、輸出的(de)功能。主機另一個(gè)重要任務是合理(lǐ)安排測量程序，以及如何與其他(tā)CPU的(de)通(tōng)信問題。其餘CPU均作爲從機。主要用(yòng)于實現勵磁方波信号、脈沖采樣信号、液晶顯示及鍵盤管理(lǐ)。顯而易見，多(duō)CPU之間的(de)數據交換是非常頻(pín)繁複雜(zá)的(de)。如何實現CPU之間的(de)數據通(tōng)信以及如何做(zuò)到它們之間的(de)協調，是所有問題中最關鍵的(de)一個(gè)。
　　M68HC11系列的(de)單片機之間的(de)通(tōng)信可(kě)采用(yòng)同步串行通(tōng)信口SPI。采用(yòng)串行通(tōng)信的(de)優點在于連接簡單，傳輸迅速。但國内大(dà)多(duō)數産品及文獻隻涉及了(le)比較簡單的(de)雙CPU通(tōng)信。對(duì)于多(duō)CPU的(de)相互通(tōng)信卻提及甚少。SPI是Motorola單片機獨有的(de)一種功能，主要用(yòng)于與外圍器件通(tōng)信，也(yě)可(kě)在多(duō)機系統中完成處理(lǐ)機之間的(de)通(tōng)信。SPI系統具有足夠的(de)靈活性，隻要用(yòng)法得(de)當，考慮周密，完全可(kě)以勝任多(duō)CPU的(de)通(tōng)信問題。
　　SPI使用(yòng)3根線進行通(tōng)信：數據入、數據出和(hé)串行時(shí)鐘(zhōng)。包含4個(gè)引腳：MISO主機輸入從機輸出腳、MOSI主機輸入從機輸出腳、SCLK時(shí)鐘(zhōng)腳及SS腳。單片機設置爲主機方式時(shí)，SCLK信号由内部CPU總線時(shí)鐘(zhōng)給出。單片機爲從機方式時(shí)，在允許SPI系統後，SS爲輸入腳，它用(yòng)于允許SPI從機發送數據，相當于從機的(de)片選信号。圖1爲利用(yòng)SPI進行雙機通(tōng)信的(de)示意圖