【正文】 基本符合對(duì)于本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。對(duì)第二稿提出的修改意見：1. 摘要應(yīng)緊扣主題，300500字。主要參考文獻(xiàn)：[1] [M].清華大學(xué)出版社,2001[2] [M].北京航空航天大學(xué)出版社,2001[3] 吳少軍,劉光斌. 實(shí)用低功耗設(shè)計(jì)——原理、器件與應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2003[4] [M].清華大學(xué)出版社,1999[5] MSP430系列C編譯器編程指南[J].利爾達(dá)電子（中國(guó)）有限公司[6] MSP430 BOOTSTRAP LOADER使用說(shuō)明[OL].[7] [M].高等教育出版社,2000[8] [M].高等教育出版社,2000[9] DXP電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004[10] [M].華東化工學(xué)院出版社,1992[11] [J].煤氣與熱力,[12] [J].測(cè)量與檢測(cè),~20[13] [J].儀器儀表與分析監(jiān)測(cè),~22[14] [M].化學(xué)工業(yè)出版社,1995指導(dǎo)教師意見：1．通過(guò)； 2．完善后通過(guò)；　　　　?。常赐ㄟ^(guò) 簽 名：　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 年　　月　　日注：以上各項(xiàng)內(nèi)容由學(xué)生填寫，指導(dǎo)教師審核后簽署意見。另外，系統(tǒng)的顯示和鍵盤電路為其他功能模塊的調(diào)試提供了友好的平臺(tái)。飛線的焊點(diǎn)應(yīng)盡可能選在焊盤密度較小的地方，以免發(fā)生短路而影響調(diào)試。 系統(tǒng)其他輔助程序的應(yīng)用在整個(gè)系統(tǒng)軟件編程及運(yùn)行過(guò)程中，其他輔助程序的作用也是強(qiáng)大不可忽視的，沒(méi)有他們的參與，系統(tǒng)的功能無(wú)法一一實(shí)現(xiàn)完成。HART協(xié)議通信模塊的軟件設(shè)計(jì)包括AD421的控制和HART通信協(xié)議的軟件程序設(shè)計(jì)。I2C模塊程序主要包括SDA和SCL管腳的高低電平的產(chǎn)生、起始條件產(chǎn)生、停止條件產(chǎn)生、確認(rèn)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收幾個(gè)部分。每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別（無(wú)論是微控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器或鍵盤接口），而且都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。CPUOff =O，OscOff= O，SCG0=O，SCG1=O時(shí)系統(tǒng)處于活動(dòng)模式中。智能流量計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用程序主要是由主程序和中斷處理程序組成，其中主程序又由多個(gè)子程序所組成。這種程序設(shè)計(jì)思路將注意力集中到程序的總體邏輯結(jié)構(gòu)上面，只要總體邏輯結(jié)構(gòu)正確，再?gòu)?fù)雜的程序也可以按劃分出來(lái)的邏輯功能模塊逐個(gè)設(shè)計(jì)出來(lái)。本系統(tǒng)采用MAX3485作為RS485接口芯片，該芯片的主要技術(shù)參數(shù)為：工作電源為3~,工作電流1mA，數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps。SCLK為串行時(shí)序的輸入端，SID為數(shù)據(jù)輸入端，通過(guò)這兩個(gè)端口的配合，單片機(jī)就可以把要顯示的數(shù)據(jù)寫入LCD了。1．由于儀表是電池供電對(duì)功耗的要求非常苛刻，而整個(gè)系統(tǒng)中CPU是耗電大戶，如果使用CPU自身運(yùn)算時(shí)鐘勢(shì)必消耗大量的CPU資源。 2MS5535B的特性與功能MS5535B由一個(gè)硅壓阻傳感器和一個(gè)集成傳感器接口電路組成，其主要特性有：測(cè)壓范圍為014bar；～，工作溫度40～+125℃；內(nèi)含六組軟件補(bǔ)償系數(shù)，無(wú)需外部補(bǔ)償；；15位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換，是一種低電壓、低功耗、可以自動(dòng)進(jìn)行開/關(guān)切換的SMD器件。在轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)葉輪和磁體，用流體（氣體、液體）去推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，便可構(gòu)成流速、流量傳感器。這種結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，在目前各系列單片機(jī)中是絕無(wú)僅有的。有時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能模塊所需要的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下打開或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。所以，氣體的流量測(cè)量普遍存在溫度與壓力的補(bǔ)償問(wèn)題。渦輪流量計(jì)雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于渦輪必須與流體接觸并轉(zhuǎn)動(dòng)，因此對(duì)被測(cè)流體的潔凈度要求高。 氣體流量計(jì)的分類為了滿足各種測(cè)量的需要，幾百年來(lái)人們根據(jù)不同的測(cè)量原理，研究開發(fā)制造出了數(shù)十種不同類型的流量計(jì)，大致分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等。軟件部分采用了模塊化的編程，介紹了各模塊的實(shí)現(xiàn)方法，最后組合起來(lái)進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)試驗(yàn)，本系統(tǒng)初步達(dá)到了流量計(jì)量的目的，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合理，功能完善，硬件和軟件設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期要求。各種類型的流量計(jì)量原理、結(jié)構(gòu)不同既有獨(dú)到之處又存在局限性。流體的溫度、粘度、密度對(duì)儀表指示值也有較大影響。采用渦輪流量計(jì)（速度法）測(cè)量氣體流量從它的計(jì)算公式上看，流體的體積流量與密度無(wú)關(guān)，也就是與溫度、壓力沒(méi)什么關(guān)系。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用的功能模塊不同，即采用不同的功能模式，芯片的功耗有明顯的差異。另外，MSP430系列單片機(jī)均為工業(yè)級(jí)器件，運(yùn)行環(huán)境溫度為40+80℃，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品適用于各種民用和工業(yè)環(huán)境。本流量傳感器由霍爾開關(guān)元件A3210，帶磁渦輪及電平轉(zhuǎn)換電路組成，構(gòu)成如圖5所示。將壓力傳感器與集成傳感器接口電路結(jié)合在一起是為了節(jié)省其他外部元件和實(shí)現(xiàn)超低功耗。這樣就會(huì)使CPU進(jìn)入休眠模式的時(shí)間縮短，功耗上升，大大降低了電池的使用壽命。 按鍵設(shè)計(jì)按鍵電路考慮到設(shè)計(jì)的儀表主要用來(lái)測(cè)量流量，所以鍵盤并不需要很多按鍵。當(dāng)驅(qū)動(dòng)60Ω負(fù)載（RS485網(wǎng)絡(luò)終端匹配電阻120Ω的并聯(lián)值）峰值電流可達(dá)50mA。整個(gè)程序設(shè)計(jì)分如下三個(gè)步驟：1. 總體規(guī)劃。主程序包括：系統(tǒng)初始化子程序、配置運(yùn)行參數(shù)子程序、LCD顯示子程序等；中斷處理子程序包括：流量檢測(cè)子程序、溫度壓力檢測(cè)子程序、流量補(bǔ)償算法子程序、按鍵輸入子程序、存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)子程序、通訊子程序等。CPUOff=1，OscOff=O，SCGO=1，SCG1=1時(shí)系統(tǒng)處于低功耗模式3（LPM3）中。很明顯，LCD驅(qū)動(dòng)器只是一個(gè)接收器，而存儲(chǔ)器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。因程序代碼較多，在此不列出。前者較為簡(jiǎn)單，后者包括HART協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的軟件設(shè)計(jì)，是整個(gè)模塊軟件設(shè)計(jì)的主體和關(guān)鍵。其中從整個(gè)程序我們可以看出來(lái)，單片機(jī)對(duì)于數(shù)據(jù)的識(shí)別需要做大量的轉(zhuǎn)換工作才能得以完成；按鍵程序，同樣也需要通過(guò)識(shí)別按鍵次數(shù)調(diào)用相關(guān)執(zhí)行程序；每一個(gè)子程序相互聯(lián)系，缺一不可，共同完成系統(tǒng)的每一個(gè)功能實(shí)現(xiàn)。LCD顯示故障：軟件調(diào)試時(shí)，LCD可以完整顯示一組固定的數(shù)字或符號(hào)，但是顯示不了動(dòng)態(tài)刷新的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)充分利用單片機(jī)自身的資源，合理安排I/O口，電路結(jié)構(gòu)緊湊，與同類產(chǎn)品相比較，外型輕巧，操作方便，具有很高的實(shí)用性。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查報(bào)告學(xué)生撰寫情況：查閱大量的資料，了解了本課題國(guó)內(nèi)、外研究歷史背景、現(xiàn)狀和目的完成了單片機(jī)控制的原理分析完成了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： （簽名）教師指導(dǎo)情況：，學(xué)生搜集了相關(guān)資料。2 對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果要如意。同意結(jié)題。設(shè)計(jì)報(bào)告的量達(dá)到了對(duì)于本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求；內(nèi)容完整，格式基本規(guī)范。3. 層次標(biāo)題要規(guī)范。下同。本測(cè)量?jī)x表選用的這款單片機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)版面得到了大力簡(jiǎn)化，同時(shí)，它微功耗的特性還大大降低了系統(tǒng)的整體功耗。連線調(diào)整調(diào)試過(guò)程中，如果需要重新引線，則采用飛線來(lái)完成，引線要取合適的長(zhǎng)度，不能過(guò)長(zhǎng)，以免調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)刮碰。這樣就保證參數(shù)寫入的正確性。 HART通訊模塊程序本系統(tǒng)的HART通信是基于A5191和AD421設(shè)計(jì)的。圖14 開始結(jié)束信號(hào) The beginning and end signal由于PCF8563采用的是I2C總線接口，而本設(shè)計(jì)實(shí)用的MSP430F147單片機(jī)不具有I2C總線控制器，所以只能采用了軟件模擬I2C協(xié)議的方法實(shí)現(xiàn)通訊，這也是時(shí)鐘程序模塊的重點(diǎn)。 I2C總線的概念I(lǐng)2C總線支持任何IC生產(chǎn)過(guò)程（NMOS、CMOS、雙極性）：兩線――串行數(shù)據(jù)（SDA）和串行時(shí)鐘（SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。通過(guò)狀態(tài)寄存器的4位控制位：CPUOff，OSCOff，SCG0，SCG1控制CPU的工作模式。它提供以下特性：與 ANSI規(guī)格一致可應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)具有可選用的源代碼IEEE兼容的浮點(diǎn)算法對(duì) MSP430特殊性能的有力擴(kuò)展包括高效的I/0用戶代碼與匯編子程序連接長(zhǎng)識(shí)別符多達(dá)255個(gè)有效字符多達(dá) 32000個(gè)外部符號(hào)快速編譯避免暫時(shí)文件或覆蓋的overlays基本存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)編譯時(shí)嚴(yán)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(cuò)和警告消息與 CSPY高級(jí)調(diào)試器兼容4. 目標(biāo)支持靈活的變量分配不需要匯編語(yǔ)言的中斷函數(shù)使用處理器專用擴(kuò)展時(shí)保持可移植性的Pragma偽指令 流量計(jì)系統(tǒng)總體概述C語(yǔ)言支持結(jié)構(gòu)化編程，它的模塊化結(jié)構(gòu)給編程帶來(lái)了極大的方便。4 渦輪流量計(jì)積算儀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件總體構(gòu)成在編制程序時(shí)，采用了“自頂向下”的程序設(shè)計(jì)方法，即從整體到局部，最后到細(xì)節(jié)。7V的共模電壓③輸入端的電容≤50pF④在節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)，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(shù)有關(guān)）⑤接收器的輸入靈敏度為200mV（即（V+）（V）≥，表示信號(hào)“0”；（V+）（V）≤，表示信號(hào)“1”）因?yàn)镽S485的遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)（32個(gè)）以及傳輸線成本低的特性，使得EIARS485成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標(biāo)準(zhǔn)。CS為片選端，平時(shí)在LCD不用時(shí)可以置低，以降低功耗。本系統(tǒng)選擇的是后者，主要原因有兩點(diǎn)。MS5535B完全體現(xiàn)了傳感器集成化的發(fā)展趨勢(shì)，是設(shè)計(jì)的首選。圖4 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置 Set rotation sensor magnet由此，可對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)物體實(shí)施轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、角度、角速度等物理量的檢測(cè)。如果晶體振蕩器在用作CPU時(shí)鐘MCLK時(shí)發(fā)生故障，DCO會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作。MSP430系列單片機(jī)有獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)或DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)。由于氣體的可壓縮性，決定了它的流量測(cè)量比液體復(fù)雜，儀表的輸出信號(hào)除了輸入信號(hào)有關(guān)，還與氣體密度有關(guān)，而氣體的密度又是溫度和壓力的函數(shù)。除了在石油、化工、電力工業(yè)中用來(lái)測(cè)量水、油品、燃?xì)獾裙芰髁髁考笆称饭I(yè)中測(cè)量牛奶、酒類等流量外，由于其兼有測(cè)量準(zhǔn)確度高和重復(fù)性好的特點(diǎn)，故還可以作為校驗(yàn)其它流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)表。隨著中國(guó)與國(guó)際市場(chǎng)接軌的步伐加快，低精度流量計(jì)的使用會(huì)受到越來(lái)越大的限制，而高精度流量計(jì)將需求旺盛。LCD顯示和鍵盤方便了用戶的操作。關(guān)鍵詞：渦輪流量計(jì)；MSP430；流量補(bǔ)償；HART總線；溫壓傳感器Design of gas turbing flowmeterbased on the MSP430abstractAbstract:Flow measurement occupy an important position in industrial production,energymeasures,environmental,protection,transportation,biotechnology,engineering,military science and other ,there are farreaching significance research and development applications in flow measurement Flowmeter is an indispensable instrument,which are continuously developed and improved with the development of modern puter technology. System hardware were designed through divided into different functional modules. Through use of TI39。為達(dá)到較好的測(cè)量效果，需要針對(duì)不同的測(cè)量領(lǐng)域，不同的測(cè)量介質(zhì)、不同的工作范圍，選擇不同種類、不同型號(hào)的流量計(jì)。而且由于有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，會(huì)帶來(lái)軸承的磨損，使儀表的使用年限受到影響。但實(shí)際上此時(shí)測(cè)得的流量是針對(duì)某一工況下的流量值，而氣體流量計(jì)讀數(shù)一般以標(biāo)準(zhǔn)體積流量表示，因此就存在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)狀況(非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積換算問(wèn)題。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式AM和5種低功耗