【正文】 氣體密度有關，而氣體的密度又是溫度和壓力的函數。即使采用質量流量表示也要先變換到標準狀態(tài)下的體積流量再乘以標準氣體的密度。密度的不同也就顯示了不同的工況條件下測得的相同體積則可能代表了不同的標準體積流量。3 渦輪流量硬件電路設計 渦輪流量計硬件整體結構本課題設計的渦輪流量計由流量傳感器、溫度傳感器、微處理器、LCD顯示、HART模塊、按鍵等組成。MSP430系列單片機有獨特的時鐘系統設計，包括兩個不同的時鐘系統：基本時鐘系統和鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時鐘系統或DCO數字振蕩器時鐘系統。另外，MSP430系列單片機采用矢量中斷，支持十多個中斷源，并可以任意嵌套。同時，MSP430系列單片機的某些型號，采用了一般只有DSP中才有的16位多功能硬件乘法器、硬件乘加（積之和）功能、DMA等一系列先進的體系結構，大大增強了它的數據處理和運算能力，可以有效地實現一些數字信號處理的一些算法（如FFT、DTMF等）。其中，看門狗可以在程序失控時迅速復位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可以設計出(1011位)高精度的A/D轉換器；16位定時器（Timer_A和Timer_B）具有捕獲/比較功能；大量的捕獲/比較寄存器，可以用于事件計數、時序發(fā)生、PWM等；多功能串口（USART）可實現異步、同步和I2C串行通信，可方便的實現多機通信等應用；具有較多的IO端口，最多達6*8條IO口線，IO輸出時，不管是灌電流還是拉電流，每個端口的輸出晶體管都能夠限制輸出電流（最大約25mA），保證系統安全；P0，P1，P2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12位A/D轉換器有較高的轉換速度，最高可達200Kb/s，性能滿足大多數數據采集應用；LCD驅動模塊能直接驅動液晶多達160段；F15X和F16X系列有兩路12位高速DAC，可以實現直接數字波形合成等性能；硬件I2C串行總線接口可以擴展I2C接口器件；DMA功能可以提高數據傳輸速率，減輕CPU的負荷。如果晶體振蕩器在用作CPU時鐘MCLK時發(fā)生故障，DCO會自動啟動，以保證系統正常工作。2. 使用一段時間后由于電池電量的下降，電壓也隨之下降。完全可以滿足系統的供電需求。由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系。圖4 旋轉傳感器磁體設置 Set rotation sensor magnet由此，可對轉動物體實施轉數、轉速、角度、角速度等物理量的檢測。永磁鐵經過霍爾元件附近一次，即產生一個計量脈沖；如果一個渦輪有8個葉片，179。；K為基表系數，179。 溫壓傳感器的選取本設計采用的MS5535B是一種集成度高、功能強大的集成芯片。MS5535B完全體現了傳感器集成化的發(fā)展趨勢，是設計的首選。當MS5535B處于待命狀態(tài)時，可通過關閉母機降低功耗。MS5535B和各種單片機之間的通訊通過三線串行口實現。電路連接如圖7所示。本系統選擇的是后者，主要原因有兩點。時鐘芯片可以在規(guī)定時間內周期性的產生中斷喚醒CPU，而在不需要讀取時間的時候，時鐘芯片本身工作不需要CPU的參與，延長了電池使用壽命。PCF8563與單片機的電路連接如圖8所示：圖8 時鐘模塊電路圖 Clock module circuit其中電容C3的取值范圍為1～20pF，備用電池可選用3V紐扣電池。本測量系統的顯示屏需要完成顯示測得的瞬時流量與累計流量，系統時間，并提供用戶簡單的參數設置界面。CS為片選端，平時在LCD不用時可以置低，以降低功耗。其中，各個鍵的功能為：（1）↑和↓鍵的功能相似，在菜單狀態(tài)時可以上下移動光標，選擇需要進入的功能。此時↑和↓鍵可以選擇需要修改的參數，按一次Enter鍵，進入修改參數狀態(tài)，狀態(tài)改完后按Cancel鍵則可推出。按鍵與單片機之間連接的原理圖如下圖10所示。7V的共模電壓③輸入端的電容≤50pF④在節(jié)點數為32個，配置了120Ω的終端電阻的情況下，（終端電阻的大小與所用雙絞線的參數有關）⑤接收器的輸入靈敏度為200mV（即（V+）（V）≥，表示信號“0”；（V+）（V）≤，表示信號“1”）因為RS485的遠距離、多節(jié)點（32個）以及傳輸線成本低的特性，使得EIARS485成為工業(yè)應用中數據傳輸的首選標準。再RS485通訊過程中MAX3485芯片把信號轉變成RS485標準需要的電平發(fā)送到計算機或端，從計算機或終端接收數據然后發(fā)送給USART。包括流量總量、歷史流速、氣體溫度、壓力等。具體電路圖如圖12所示。4 渦輪流量計積算儀系統軟件設計 軟件總體構成在編制程序時，采用了“自頂向下”的程序設計方法，即從整體到局部，最后到細節(jié)。2. 具體實現。3. 總體組合。這是由于C語言有其內在的優(yōu)點，與匯編語言相比，C有以下的優(yōu)點：對單片機的指令系統不需要太了解寄存器分配、不同存貯器的尋址及數據類型等細節(jié)可由編譯器管理程序有規(guī)范的結構，可分為不同的函數，這種方式可使程序結構化具有將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性。它提供以下特性：與 ANSI規(guī)格一致可應用于嵌入式系統的標準函數庫具有可選用的源代碼IEEE兼容的浮點算法對 MSP430特殊性能的有力擴展包括高效的I/0用戶代碼與匯編子程序連接長識別符多達255個有效字符多達 32000個外部符號快速編譯避免暫時文件或覆蓋的overlays基本存儲器的設計編譯時嚴格的模塊接口類型檢查程序源的LINTlike檢查可選擇的代碼速度或大小的最佳化易于理解的出錯和警告消息與 CSPY高級調試器兼容4. 目標支持靈活的變量分配不需要匯編語言的中斷函數使用處理器專用擴展時保持可移植性的Pragma偽指令 流量計系統總體概述C語言支持結構化編程，它的模塊化結構給編程帶來了極大的方便。用戶可以選擇數據清零或保持不變。若是時鐘信號喚醒CPU，則通過渦輪轉速、溫度、壓力值計算出標況下的氣體流量，并將流量值和當前時間存入FLASH中，然后流量表重新進入低功耗模式。若是用戶通過菜單選擇了R485，系統將調用相應的通訊子程序自動將當前或是歷史流量信息發(fā)送給上位機。通過狀態(tài)寄存器的4位控制位：CPUOff，OSCOff，SCG0，SCG1控制CPU的工作模式。這是因為如果一個允許的中斷喚醒CPU后，就會進入中斷服務程序，開始以下處理：SR和PC保存入堆棧，保存了中斷事件發(fā)生時的現場而后SR中的工作模式控制位CPUOff，OscOff，SCGO，SCG1自動被復位從中斷返回后，PC指向下一條指令。例：；主程序……；初始化操作開始……；……；初始化完畢BIS GIE+CPUOff，SR；主程序中設置低功耗模式0L1 操作1L2 操作2……；中斷子程序…………；中段處理結束BIC CPUOff，0(SP)；設置SR為活動模式RETI；中斷返回，系統進入活動模式……主程序執(zhí)行到低功耗模式0處，停止操作。MSP43單片機有多個相同的捕獲/比較模塊，當捕獲事件發(fā)生時將引起中斷。 I2C總線的概念I2C總線支持任何IC生產過程（NMOS、CMOS、雙極性）：兩線――串行數據（SDA）和串行時鐘（SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。此時，任何被尋址的器件都被認為是從機。當SCL是高電平時，SDA線由低電平向高電平切換表示停止條件。如果產生重復起始（Sr）條件而不產生停止條件，總線會一直處于忙的狀態(tài)。圖14 開始結束信號 The beginning and end signal由于PCF8563采用的是I2C總線接口，而本設計實用的MSP430F147單片機不具有I2C總線控制器，所以只能采用了軟件模擬I2C協議的方法實現通訊，這也是時鐘程序模塊的重點。本系統使用時鐘功能為系統提供實時時鐘，用定時和中斷輸出功能每3秒喚醒一次CPU，使得系統整體功耗大大降低。=~SCK；if((dat amp。0xf0)；}//****************************************************void sendDAT(char dat){sendBYTE(0xfa)；sendBYTE(dat amp。 HART通訊模塊程序本系統的HART通信是基于A5191和AD421設計的。HART協議根據冗余檢錯碼信息，采用自動重復請求發(fā)送機制，消除由于線路噪聲或其他干擾引起的數據誤碼，實現數據無差錯傳送。然而對于容量大于256字節(jié)的芯片，則8位片內尋址范圍不夠，如AT24C16，相應的尋址位數應為11位(211=2048)。AT24C系列串行E2PROM的器件地址尋址字節(jié)如圖17所示，表中P0 P1 P2表示頁面尋址位。這樣就保證參數寫入的正確性。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，然后再和軟件結合起來調試以進一步排除故障。再測外部電源輸出引腳，說明外部電源沒問題。經檢查，發(fā)現下載線的線序錯誤,重新配置下載線線序，再次下載程序,程序下載成功。連線調整調試過程中，如果需要重新引線，則采用飛線來完成，引線要取合適的長度，不能過長，以免調試過程中出現刮碰。檢查的中斷服務程序，同時查閱單片機的實用手冊，發(fā)現定時器的中斷使能位沒有置位，所以造成了定時器無法向單片機申請中斷。然后，再次按鍵，功能菜單的狀態(tài)加一，依此順序遞增。于是在實驗板上焊上一個104電容，適當減小了軟件延時，按鍵抖動消除。本測量儀表選用的這款單片機，使整個系統版面得到了大力簡化，同時，它微功耗的特性還大大降低了系統的整體功耗。本文主要完成了以下幾項工作：1. 根據渦輪流量計的實現機理，完成了流量計系統總體設計、流量計算方法選擇、溫度壓力傳感器、流量傳感器的選型和應用，并且對溫度檢測和流量檢測進行了測試。5．總結了在電子產品設計過程中降低系統功耗的一般方法，在進行其他的產品設計是具有一定的指導意義。管道內流體的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉。下同。 。檢查人： （簽名）系主任： （簽名） 注：學生撰寫情況由指導教師填寫，教師指導情況由檢查人填寫。第910周：對設計初稿進行總體指導，修改并完善設計中的不足之處。3. 層次標題要規(guī)范。4 正文格式要準確。本次設計針對原來渦輪流量計的缺陷 ,提出了一種基于單片機的渦輪流量計, 具有真正的智能化和靈活性，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測流量的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。本設計屬于實踐應用型。設計報告的量達到了對于本科生畢業(yè)設計的要求；內容完整，格式基本規(guī)范。顯然，這種補償方法的關鍵在于必須有一個適合于被測流體的VN=f(P,T,V)函數表達式，然后將其帶入流量方程式，求出補償系數，并按此規(guī)律進行補償本設計采用芯片MS5535B進行流量補償，MS5535B的主要功能是將硅壓阻式傳感器輸出的未補償的壓力模擬信號轉換成16位的數字量，同時還可輸出16位的溫度值。注：每名學生的答辯過程都要分別記錄。MS5535B和各種單片機之間的通訊通過三線串行口實現。同意結題。作者對于設計中的具體問題進行了較為系統的歸納與整理，設計層次清晰，論述正確。指導教師意見：同意答辯指導教師： （簽名）系畢業(yè)論文（設計）指導委員會審查意見：經審查，同意答辯。本科畢業(yè)設計結題報告本課題完成情況，包括研究過程、結果及存在的問題等：（由學生填寫）在設計期間我查閱很多資料，尤其是學院網上圖書館資料對我?guī)椭艽螅⒔Y合老師提供資料我對我的畢業(yè)設計題目有很深刻的理解，經過進一步做論文有更深刻認識。2 對系統設計結果要如意。對第一稿提出的修改意見：1. 要嚴格按畢業(yè)設計的要求做。第5－7周：指導學生寫作，確定前期設計方案。本科畢業(yè)設計中期檢查報告學生撰寫情況：查閱大量的資料，了解了本課題國內、外研究歷史背景、現狀和目的完成了單片機控制的原理分析