基于MSP430单片机的气体涡轮流量计设计

论文摘要

流量测量在工业生产、能源计量、环境保护、交通运输、生物技术、军事工程和科学研究等领域占据重要位置,因此,流量测量仪表的研究和开发应用有着深远的意义。涡轮流量计是流量测量仪表中不可缺少的一员,随着现代计算机技术的发展而不断发展和完善。按照模块化设计方法,将系统硬件部分分为不同的功能模块分别进行设计。本着小型化、智能化的原则,设计中采用TI公司的高性能、微功耗MSP430F147单片机作为控制核心,实现了气体流量的实时补偿,提高了仪表的测量精度。在外围器件选型和软件编制过程中进行低功耗设计,极大地降低了仪表的功耗,使流量计具有较高的可靠性。通讯方面可以选择R485和HART总线方式,方便了仪表与上位机的连接。LCD显示和键盘方便了用户的操作。软件部分采用了模块化的编程,介绍了各模块的实现方法,最后组合起来进行调试.通过试验,本系统初步达到了流量计量的目的,系统的结构合理,功能完善,硬件和软件设计达到了预期要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 气体流量计的分类
• §1-3 几种常用的流量计的工作原理
• §1-4 涡轮流量计的特点
• §1-5 气体流量计的发展与现状
• §1-6 本文研究内容
• §1-7 本章小结
• 第二章 温压补偿技术的研究
• §2-1 温压补偿的必要性
• §2-2 温压补偿涉及的重要参数
• 2-2-1 仪表系数K 的确定
• 2-2-2 压缩系数的求法
• §2-3 温压补偿方法的讨论
• 2-3-1 补偿原理
• 2-3-2 补偿方法
• §2-4 本章小结
• 第三章 涡轮流量硬件电路设计
• §3-1 涡轮流量计硬件整体结构
• §3-2 单片机的选取
• §3-3 电源电路
• §3-4 流量测量电路
• 3-4-1 霍尔开关工作原理
• 3-4-2 流量测量原理及电路
• §3-5 温压检测电路
• 3-5-1 温压传感器的选择
• 3-5-2 MS5535B 的特性与功能
• 3-5-3 模块图与连接
• §3-6 实时时钟
• §3-7 显示部分
• §3-8 按键设计
• §3-9 RS-485 通讯部分
• §3-10 HART 通讯部分
• §3-11 存储单元
• §3-12 本章小结
• 第四章 涡轮流量计积算仪系统软件设计
• §4-1 软件总体构成
• §4-2 软件开发环境
• §4-3 流量计系统总体概述
• §4-4 涡轮脉冲采集部分
• §4-5 实时时钟程序模块
• 4-5-1 I2C 总线的概念
• 4-5-2 I2C 的位传输和起始信号
• §4-6 显示程序模块
• §4-7 HART 通讯模块程序
• 4-7-1 A5191 通信模块子程序
• 4-7-2 AD421 程序设计
• §4-8 单片机对存储模块的操作
• §4-9 系统其他辅助程序的应用
• §4-10 各模块总体组合
• 4-10-1 传统单片机程序开发的不足
• 4-10-2 Windows 的事件驱动机制
• 4-10-3 事件驱动的单片机程序设计
• §4-11 流量计的硬件和软件调试
• 4-11-1 硬件调试过程中遇到的问题
• 4-11-2 软件调试过程中遇到的问题
• §4-12 本章小结
• 第五章 流量计的安装与测试
• §5-1 流量计的安装
• §5-2 温度传感器精度的测试
• §5-3 流量计的测试数据
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果