【正文】 李老師的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和求實(shí)的科學(xué)態(tài)度使我深受教益，對(duì)事物本質(zhì)深刻的洞察力和廣博的知識(shí)引導(dǎo)著我前進(jìn)。3. 最后講述了一體化流量變送器的硬件設(shè)計(jì)其中包括了硬件設(shè)計(jì)環(huán)境PROTEL的簡介，MSP430F149單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，HART信號(hào)傳輸模塊設(shè)計(jì)，對(duì)差壓、絕壓、溫度的測量電路設(shè)計(jì)。Namur標(biāo)準(zhǔn)輸出有一個(gè)特殊的調(diào)整要求。它可以檢測在10pF 到2nF 的電容值，當(dāng)然這是指與參考電容值的5%到100%的變化范圍內(nèi)的電容值。 測量電路設(shè)計(jì) 絕壓信號(hào)的絕壓信號(hào)的測量傳感器采用擴(kuò)展硅差壓傳感器，其特點(diǎn)為：體積小，精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，工作穩(wěn)定。AD421主要由電壓調(diào)整器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和電流放大器組成。 工業(yè)控制系統(tǒng)中，當(dāng)流量計(jì)的輸出模擬信號(hào)需要傳輸較遠(yuǎn)距離時(shí)，常采用電流方式傳輸信號(hào)而不是電壓方式，因?yàn)殡娏餍盘?hào)適合于長距離傳輸，傳輸中信號(hào)線電阻引起的信號(hào)衰減小，抗干擾能力強(qiáng)。液晶顯示器件本身不能發(fā)光，它靠調(diào)制外界光達(dá)到顯示目的。模數(shù)轉(zhuǎn)換有4種模式，可靈活地運(yùn)用以節(jié)省軟件量及時(shí)間；JTAG編程方式是在線編程，改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程序再裝到板上的方法，可先把器件固定到電路板上，再用JTAG對(duì)它編程，因而簡化了開發(fā)流程、大大加快工程進(jìn)度。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。這里要注意的是：新建各種類型的文件，路徑一定要清晰，不能搞亂，否則，繪制的圖太多的話，自己都難以查找，并且要堅(jiān)持最下面的一個(gè)文件夾里只新建一個(gè)原理圖文件和一個(gè)印版圖文件的原則，這樣操作原理圖和印版圖的同步設(shè)計(jì)，相對(duì)要簡單一些。為了和 Protel 99之前的 Protel軟件的文件名兼容，也為了查看文件的方便，將“Sheet1” 改名為“”，雙擊“sheet ”的原理圖文件圖標(biāo)。Protel 99是 Protel 98的改進(jìn)版本，也是目前 Protel電路繪圖軟件的最新版本。其工作原理是金屬的電阻值隨著溫度變化而有規(guī)律地變化。電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于位移、液位、震動(dòng)等的測量[6]。目前這種傳感器發(fā)展快、生產(chǎn)量大，已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，是今后傳感器技術(shù)發(fā)展的主流。 我國開發(fā)近代流量測量技術(shù)的工作比較晚，增強(qiáng)所需的流量儀表均從國外進(jìn)口。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，測量流量的儀表很多，但采用節(jié)流裝置的差壓式流量計(jì)，由于節(jié)流件具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、無可動(dòng)部件、不怕震動(dòng)、耐高溫低溫和其它惡劣條件，具有一套完整的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，可以測量液體、氣體和蒸汽流量等特點(diǎn), 因而其所占比例最大，應(yīng)用最為廣泛。流量與差壓的平方根成正比?；鸺l(fā)功機(jī)試車一次消耗大量的液化燃料，如果流量不準(zhǔn)，不僅經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且射程也會(huì)偏離幾千公里:防化裝備也少不了流量儀表。流量測量技術(shù)正日新月異的向前發(fā)展。 畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目一體化流量變送器開發(fā)一體化流量變送器開發(fā)摘 要近年來，伴隨著工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，人們對(duì)流量計(jì)量提出了更高的要求。現(xiàn)有的流量儀表在結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)上不斷改進(jìn)，新型流量儀表不斷出現(xiàn)，從而克服了一些以往流量測量技術(shù)難以解決的問題。有些軍事工程甚至配用上千臺(tái)流量計(jì)。差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表。這種方法傳統(tǒng)上除了配置節(jié)流件和相應(yīng)差壓變送器，還必須配套壓力變送器、溫度儀表和流量計(jì)算儀等，從而實(shí)現(xiàn)溫壓補(bǔ)償推算出流量。 流量測量是研究物質(zhì)量變的科學(xué)，質(zhì)量互變規(guī)律的事事物聯(lián)系發(fā)展的基本規(guī)律，因此其測量對(duì)象已不限傳統(tǒng)意義上的管道液體，凡需掌握兩邊的地方都有流量測量的問題。該模塊選取擴(kuò)散硅差壓傳感器,它以單晶硅為基體，按特定晶體面，根據(jù)不同的受力形式分別加工成杯、梁、柱、膜等形狀作為彈性應(yīng)變?cè)?。圖 在測量膜片的左右兩室中充滿硅油，當(dāng)左右隔離膜片分別承受高壓pH和低壓pL時(shí)，硅油的不可壓縮性和流動(dòng)性便能將差壓Δp=pHpL傳遞到測量膜片的左右面上。作為一體化變送器的核心部件，微處理器的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能的優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用。16位定時(shí)器Timer_A和Time_B，可支持多個(gè)同時(shí)進(jìn)行的時(shí)序控制、多個(gè)捕獲/比較功能、多種輸出波形(PBWM波形)，也可以是上述功能的組合。60KB的FLASH型程序存儲(chǔ)器，256字節(jié)的FLASH型信息存儲(chǔ)器，2K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 Protel 99繼承了Protel 98的所有優(yōu)點(diǎn)，新增的功能使整個(gè)電路設(shè)計(jì)更加快捷、方便。如果左邊未出現(xiàn)設(shè)計(jì)管理器，則執(zhí)行菜單命令View/Design manager，就出現(xiàn)了設(shè)計(jì)管理器。如果要添加自己的原理圖庫文件和印版圖庫文件，只需在繪制原理圖和印版圖中，按照Protel 99添加庫文件的方法，把“我的電路設(shè)計(jì)．ddb”數(shù)據(jù)庫文件添加到元件庫管理器中就可以了，在繪制原理圖中添加的是原理圖庫，在繪制印版圖中添加的是印版圖庫，決不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，數(shù)據(jù)庫文件中即使有原理圖和印版圖等文件，并影響庫文件的添加[8]。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。圖 JTAG模塊14針JTAG接口定義引腳名稱描述1 TDO測試數(shù)據(jù)串行輸出3 –TDI測試數(shù)據(jù)串行輸入5 –TMS測試模式選擇7TCK測試時(shí)鐘9GND接地11RST測試系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)(4)按鍵該設(shè)計(jì)在P1口設(shè)有有五個(gè)按鍵，并且均加入了上拉電阻，在此設(shè)計(jì)中需注意的是按鍵存在消抖動(dòng)設(shè)計(jì)，可以是硬件方法也可以以是軟件方法，硬件方法較少使用，RS觸發(fā)器為最常用的硬件去都去抖，利用電容的放電延時(shí)，采用并聯(lián)電容法，也可以實(shí)現(xiàn)硬件消抖。16字轉(zhuǎn)換緩存；雖然被動(dòng)型的顯示本身是不發(fā)光的，但在自然界中，人類所感知的有90%以上是靠外部物體的反向光，而并非靠物體本身的發(fā)光。目前模擬信號(hào)輸出的信號(hào)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB336982所規(guī)定的《工業(yè)自動(dòng)化儀表用模擬直流電流信號(hào)》和國外IEC標(biāo)準(zhǔn)381所規(guī)定的《過程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào)》 ，直流信號(hào)分為兩種，一種是420mA(負(fù)載電阻250750Ω)，另一種是010mA(負(fù)載電阻03000Ω)。電壓調(diào)整器由一個(gè)運(yùn)放、帶隙基準(zhǔn)和外接耗盡型FET調(diào)整管構(gòu)成。在設(shè)計(jì)中為了盡量減小本模塊的功耗，在保證其精度的前提下， V供電的供電方式。CAN404的特點(diǎn)： ? 寬的工作電壓范圍：5...18V ? 寬的工作溫度范圍：－25176。在最小輸出信號(hào)時(shí)要滿足： VLPOUT，min=VM (當(dāng)CX2 = CX1，即ΔCx,min =0) （36）在最大輸出信號(hào)時(shí)要通過低通濾波器放大至 ： VLPOUT，max= [當(dāng)CX2 ≠CX1，并且ΔCx,max =( CX2 CX1)/ CX1] （37）輸出電流ICC 是由系統(tǒng)工作所需電流ICC,0 和一些元器件所需電流相加而成。主要針對(duì)電路的低功耗、高精度進(jìn)行設(shè)計(jì)。更難得的是對(duì)我們一直以來不厭其煩的教導(dǎo)和持著平和的心態(tài)。首先感謝我的導(dǎo)師李鵬講師。2. 然后詳細(xì)講述了一體化變送器的整體框架及傳感器和單片機(jī)的選型。要注意的是該輸出信號(hào)VLPOUT要處在所給電路參數(shù)的范圍內(nèi)。CAN404 能夠檢測一個(gè)被測電容和參考電容的差值。在各模塊正常工作、CPU點(diǎn)燈程序運(yùn)行情況下，在DS132運(yùn)行情況下。他非常適用于智能變送器的設(shè)計(jì)，在主控設(shè)備與智能變送器之間可同時(shí)實(shí)現(xiàn)4 20mA模擬通信和在HART 協(xié)議下的數(shù)字信號(hào)通信。圖 CPU電路結(jié)構(gòu)示意圖 HART信號(hào)傳輸模塊設(shè)計(jì)HART通信模塊的電路設(shè)計(jì)實(shí)際上就是HART協(xié)議物理層的硬件實(shí)現(xiàn)，它主要由調(diào)制解調(diào)器、時(shí)鐘電路、調(diào)制器出口電路和解調(diào)器入口電路組成。，字跡清晰。內(nèi)置參考電源，而且參考電壓有6種可編程的組合；標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是四線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。X1和X2是振蕩源。這里介紹的是在新建的一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件中建立自己所有的原理圖、印版圖和庫文件的方法，那么，在“我的電路設(shè)計(jì)．ddb”數(shù)據(jù)庫文件下只需執(zhí)行菜單命令File/New，就可以新建不同的文件類型，最好是在“我的電路設(shè)計(jì)．ddb”數(shù)據(jù)庫文件下先新建幾個(gè)文件夾，將這些文件夾改名為多個(gè)電路名稱、一個(gè)原理圖庫名稱和一個(gè)印版圖庫名稱，然后在電路名稱文件夾中新建一個(gè)原理圖文件和一個(gè)印版圖文件，在原理圖庫名稱文件夾和印版圖庫名稱文件夾中根據(jù)自己的需要，新建一個(gè)或者多個(gè)原理圖庫文件和印版圖庫文件，如果一個(gè)電路由多個(gè)單元組成，那就可以在電路名稱文件夾中再新建多個(gè)文件夾，把這些文件夾當(dāng)成單元電路名稱文件夾，又在這些單元電路名稱文件夾中新建一個(gè)原理圖文件和一個(gè)印版圖文件。執(zhí)行菜單命令File/New，在彈出的新建文件類型對(duì)話框中的Document頁面里點(diǎn)Schematic Document圖標(biāo)，然后點(diǎn)“OK”鍵，就新建了一個(gè)名為“sheet1”的原理圖文件圖標(biāo)。 PROTEL99的使用方法運(yùn)行時(shí)，只需將操作數(shù)裝入它的寄存器，在下一條指令就可得到運(yùn)算結(jié)果，對(duì)于乘法運(yùn)算不需要額外的等待周期。ADC12的主要特性如下：最大采樣速率為200Ksps；內(nèi)裝采樣/保持電路；可對(duì)8個(gè)外部模擬信號(hào)之一或4個(gè)內(nèi)部電壓之一作轉(zhuǎn)換；；可以為每個(gè)通道的正負(fù)參考電平選擇內(nèi)部或外部的電壓源；具有單通道單次、單通道重復(fù)、序列通道單次、序列通道重復(fù)等轉(zhuǎn)換模式。所以本課題使用的溫度傳感器為Pt100鉑熱電阻，適用的溫度范圍為－200至650℃?！‰娙菔讲顗簜鞲衅魇且环N將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化，經(jīng)電路處理再轉(zhuǎn)換成電壓量輸出的測量裝置,通過檢測輸出電壓的變化獲得被測量的信息。利用固態(tài)材料的壓阻效應(yīng)原理做成的傳感器，稱為固態(tài)壓阻傳感器。至今，鋸成已有上百種流量計(jì)投向市場，現(xiàn)場使用中許多棘手的難題可望獲得解決[4]。它有許多不足之處：如測量精度一般，現(xiàn)場安裝條件要求高，壓損大，范圍度窄等等；針對(duì)上述不足，近年國內(nèi)生產(chǎn)廠推出一系列改進(jìn)辦法，如一體式差壓流量計(jì)、定值節(jié)流件、可換孔板節(jié)流裝置、采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴等等，而如果我們將差壓、絕壓、溫度的測量集為一體則提高儀表測量精度的同時(shí)，也大大簡化了設(shè)備的安裝，使測量水平有了顯著的改進(jìn)。差壓的大小和氣體流量有確定的數(shù)值關(guān)系，即流量大時(shí)，差壓就大，流量小時(shí)，差壓就小。如宇宙飛船、核潛艇的核動(dòng)力控制離不開流量儀表。因此，測量流量時(shí)，事先必須充分研究測量條件，選用適合于相應(yīng)條件的流量儀表。單純的體積流量測量已經(jīng)不能完全滿足實(shí)際的測量要求，在工業(yè)生產(chǎn)的配比和品質(zhì)控制，物料和能量平衡以及貿(mào)易儲(chǔ)運(yùn)中往往需要知道的量是質(zhì)量流量，因此開發(fā)一體化變量變送器具有研究和工業(yè)實(shí)用價(jià)值。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，流量與溫度、壓力、物位一樣，是一般熱工生產(chǎn)過程的重要參數(shù)人們依靠這些參數(shù)有效地指導(dǎo)生產(chǎn)操作、監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化。在科學(xué)研究、對(duì)外貿(mào)易輸送以及與人民生活密切相關(guān)的公用設(shè)施等方面，流量計(jì)量同樣占有重要的地位和作用。差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。由于配套環(huán)節(jié)多, 安裝維護(hù)非常不便， 誤差大， 投資不小，使其應(yīng)用受到很大的限制。流量和壓力、溫度并列為三大檢測參數(shù)。在彈性應(yīng)變?cè)奈恢?，用集成電路工藝技術(shù)擴(kuò)散四個(gè)值應(yīng)變電阻組成惠斯登電橋，當(dāng)沒壓力作用時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，反之，受到壓力作用時(shí)，電橋失去平衡，一對(duì)橋臂電阻變大，另一對(duì)則變小，若在電橋中接人一個(gè)恒流源，便可輸出對(duì)應(yīng)于受壓力而變化的電壓信號(hào)，從而達(dá)到測量氣體、液體壓力的目的。因?yàn)闇y量膜片在焊接前加有預(yù)張力，所以當(dāng)差壓Δp=0時(shí)十分平整，使得定極板左右兩電容的容量完全相等，即CH=CL，電容量的差值為零。根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)原則，要選擇具有較強(qiáng)的功能模塊接口、較高的運(yùn)算處理速度、大容量ROM和RAM存儲(chǔ)空間、性能價(jià)格較為優(yōu)越的處理器。此外，二者還具有4種工作模式的16位計(jì)數(shù)器；可以對(duì)每個(gè)捕獲此較模塊獨(dú)立編程等。第三章 一體化流量變送器的硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)環(huán)境簡介在