[发明专利]一种基于霍尔传感编码的直读水表及其实现方法

权利要求书

1.一种基于霍尔传感编码的直读水表，其特征在于：包括主电路板，以及安装在主电路板上的多个采样片、多个字轮、主控芯片U2、电源芯片U1、通信芯片U4和寄存器芯片U5，所述采样片和字轮成对垂直设置在主电路板上，且两者均匀间隔布置，所述采样片的数据接口引至主控芯片U2，所述主控芯片U2按照软定时形成中断来定时采集每个数据接口上的电平，同时将电平转换为相应数值，组合形成水表流量读数，流量读数以写总线方式存储在寄存器芯片U5中，所述电源芯片U1为主控芯片U2、通信芯片U4和寄存器芯片U5提供电源，通信芯片U4实现主控芯片U2与外部设备的通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感编码的直读水表，其特征在于：所述采样片为半圆结构，直线端焊接在主电路板上，在所述采样片上均匀间隔设置多个有霍尔传感器采样元件，多个采样元件位于相同半径的半圆线上，每个采样元件具有数据接口与主控芯片U2相连，在所述字轮上以采样元件所在半圆相同半径的圆环上设置有磁极环，所述磁极环内的S、N极交替布置，给霍尔传感器提供相应磁场。

3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感编码的直读水表，其特征在于：所述采样元件采用DRV5012霍尔传感器，所述磁极按照占比8:2:5:8:2:5比例分布磁场的三对S、N极贴敷在字轮上，磁极布局与霍尔传感器布局相关。

4.一种如权利要求2所述的基于霍尔传感编码的直读水表的实现方法，其特征在于：采样片针对字轮上的磁极环所感应磁极输出相应电平；当S极靠近芯片顶部且超出BOP阀值时，将一直输出低电平，直至N极靠近且超出BRP阀值，再一直输出高电平，如此循环采样；主控芯片U2使用內晶振方式，采用软定时方式对采样片上每个采样元件输出的电平进行采样，主控芯片U2通过数值转化得到采样元件对应的真实数值，每个采样元件的真实数值组合得到流量值；采集到的流量值按照存储定时时间，主控芯片U2通过总线发送到寄存器芯片U5中，当需要进行数据传输时，外部采编器输入指令代码，主控芯片解析指令按照功能码内容打包数据进行传输。

5.根据权利要求5所述的一种基于霍尔传感编码的直读水表的实现方法，其特征在于：每个采样片上采样元件输出的电平为二进制数值，通过主控芯片U2转化为十六进制值，然后根据十六进制值在预先设定的码型数据表中进行查找，码型数据表中存储十六进制数值与十进制数值的对应关系，从而得到采样元件对应的真实数值。

6.根据权利要求5所述的一种基于霍尔传感编码的直读水表的实现方法，其特征在于：所述主控芯片U2与外部采编器采用远应答触发模式进行传输指令，在没有外部指令下，主控芯片并不通过通信芯片U4向外发送信号，只有在外部采编器发送如下指令格式时：3byte编码+1byte功能码+2byteCRC校验，主控芯片先判断编码是否为本水表标识，相同再通过CRC校验数据，正确后按照功能码的内容分别处理。

7.根据权利要求6所述的一种基于霍尔传感编码的直读水表的实现方法，其特征在于：所述功能码包括三种情况：一个为01，用于得到即时数据，可用于检验设备状态或故障排查；一个为02，用于得到寄存器内存储的所有信息，可用于数据分析、挖掘工作；一个为03，清除寄存器数据。

8.根据权利要求7所述的一种基于霍尔传感编码的直读水表的实现方法，其特征在于：所述主控芯片U2收到外部采编器的指令码后，在解析正确的情况下，按照功能码准备数据，传送帧格式为3byte编码+1byte功能码+nbyte数据+2byteCRC校验，功能码为01时，发指令为3byte编码+1byte功能码+5byte数据+2byteCRC校验，其中数据是按照位数顺序排列，功能码为02时，发指令为3byte编码+1byte功能码+20byte数据+2byteCRC校验，数据是从寄存器中提取，按照地址从低到高排序，直至提取完全部数据，功能码03时，对寄存器数据进行清除。