【正文】 SP430F149電源電壓定為＋，而三線制脈沖輸出的供電電壓范圍為0～12V，故增加了一片LM258雙運(yùn)放芯片。③系統(tǒng)工作穩(wěn)定上電復(fù)位后，首先由DCOCLK啟動(dòng)CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。它是由2個(gè)16位定時(shí)器、8個(gè)快速12位A/D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)通用串行同步/異步通信信號(hào)接口（USART）和48個(gè)I/O引腳等構(gòu)成的微控制器。在任何低功耗方式下均支持中斷操作，一旦中斷發(fā)生即可將系統(tǒng)從當(dāng)前低功耗模式中喚醒進(jìn)入活動(dòng)方式，而且可在中斷處理結(jié)束后返回原先的低功耗方式。P1口所有引腳共有一個(gè)中斷向量，P2口的所有引腳共有一個(gè)中斷向量，但他們的優(yōu)先級(jí)和向量地址不一樣。以前，單獨(dú)學(xué)一門課的時(shí)候感覺學(xué)它沒用。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。=~BIT1。Uchar dis1[]=You39。=0X00。Delay400Ms()。 y ^= 1。}/*=======================================================display a char in sigined location=======================================================*/void DispOneChar(Uchar x,Uchar y,Uchar Wdata) { LocateXY( x, y )。 //dis cursor location LcdWriteCommand( 0x0f, 1)。= 0x1。 for (i=0。LcdReset()。 // Time for flag to set}while ((IFG1 amp。void Display( Uchar dd )。define CLR_RS P3OUTamp。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，對(duì)我影響甚大。在網(wǎng)上，我們可以盡可能多的搜索到與所做設(shè)計(jì)相關(guān)的資料。MSP430F149單片機(jī)系列有6個(gè)I/O口：端口P1到P6。不同的運(yùn)行模式由軟件控制內(nèi)部時(shí)鐘系統(tǒng)來(lái)控制。這一點(diǎn)是MSP430系列單片機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)。MSP430系列單片機(jī)的16位定時(shí)器是應(yīng)用于工業(yè)控制如紋波計(jì)數(shù)器、數(shù)字化電機(jī)控制、電表、水表和手持式儀表等的理想配置，其內(nèi)置的硬件乘法器大大加強(qiáng)了其功能并提供了軟硬件相兼容的范圍，提高了數(shù)據(jù)處理能力。所有子程序模塊都設(shè)計(jì)為一個(gè)中斷服務(wù)程序，所有程序都是通過(guò)中斷喚醒來(lái)執(zhí)行，由中斷返回后進(jìn)入低功耗模式。（3）↑鍵為數(shù)值調(diào)整功能鍵。對(duì)方波信號(hào)的計(jì)頻通過(guò)MSP430F149具有中斷功能的I/O端口來(lái)實(shí)現(xiàn)。③5種節(jié)電模式： μA；。運(yùn)放反相輸入端接可調(diào)電阻W1 =50K和電阻R8 =，反饋電阻R13 =100K，所以，該運(yùn)放的放大倍數(shù)為2～20倍。 電荷放大器，運(yùn)放A2部分的電路構(gòu)成了電荷放大器，為了提高輸入級(jí)的共模抑制能力，采用的是雙端輸入的差動(dòng)電荷放大器，雙端的電容、電阻參數(shù)完全對(duì)稱（R10=R11,C7=C13）。單片機(jī)MSP430F149壓電傳感 器電 荷放大器低 通濾波器限幅器施密特觸發(fā)器液晶顯示鍵盤脈沖輸出I/OI/O。由粘性流體力學(xué)對(duì)渦街現(xiàn)象的研究可知，對(duì)于典型的圓柱型的發(fā)生體，雷諾數(shù)在310～210的范圍內(nèi)斯特羅哈數(shù)恒定，其他類型發(fā)生體（如梯形柱）大約也在這個(gè)量級(jí)。第二章簡(jiǎn)要介紹渦街流量計(jì)的工作原理，分析了渦街流量信號(hào)的組成。中南大學(xué)的李文煒等采用Toeplitz自相關(guān)矩陣近似的準(zhǔn)牛頓算法，對(duì)渦街傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，設(shè)計(jì)以MSP430單片機(jī)為核心的智能渦街流量計(jì)。傳統(tǒng)的模擬渦街流量計(jì)的信號(hào)處理方法是基于一套模擬電路，包括前置放大電路、濾波電路、整形電路和脈沖信號(hào)輸出電路等。流場(chǎng)的穩(wěn)定性、均勻性不僅對(duì)卡門渦街的形成和分離有影響，而且對(duì)各種敏感元件的檢測(cè)效果也有直接影響。渦街流量計(jì)是一種流體振動(dòng)式流量計(jì)，在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列，渦街流量計(jì)通過(guò)測(cè)量其旋渦產(chǎn)生的頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量。按照測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)的分類方法，將流量計(jì)分成差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、流體振動(dòng)式流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、插入式流量計(jì)、明渠流量計(jì)和其他流量計(jì)共十一大類。它的主要特點(diǎn)歸納如下：1. 輸出為脈沖頻率，其頻率與被測(cè)流體的實(shí)際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；2. 壓力損失較小，測(cè)量范圍較大，可達(dá)1：10到1：20甚至更大；3. 與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)等相比，測(cè)量精度較高，一般可達(dá)（177。②研究對(duì)渦街流量計(jì)傳感器信號(hào)的檢測(cè)方法。，國(guó)外一些生產(chǎn)旋渦流量計(jì)的公司，諸如Yokogawa，ABB，Rosemount，F(xiàn)oxboro等也積極進(jìn)行著渦街流量計(jì)數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)的研究，并已有產(chǎn)品問世。但是，以上兩種方法由于算法本身的復(fù)雜性，使得計(jì)算量龐大、實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保證，難以應(yīng)用于實(shí)際。值得注意的是，由于旋渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。2. 流場(chǎng)干擾信號(hào)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)的干擾對(duì)旋渦發(fā)生體附近的流場(chǎng)分部有很大的影響。采用先進(jìn)的LinCMOSTM工藝制造的4路運(yùn)算放大器TLV2254，具有滿電源電壓幅度（RailtoRail）輸出性能，同時(shí)比現(xiàn)有的CMOS運(yùn)放具有更好的輸入失調(diào)電壓和更低的功耗。至于低頻電磁干擾（50Hz），由于其頻率處于渦街信號(hào)的頻帶之內(nèi)，金屬外殼無(wú)法防御，故消除低頻電磁干擾是設(shè)計(jì)前置放大電路的關(guān)鍵。利用這兩個(gè)特點(diǎn)，不僅可以將邊緣變化緩慢的信號(hào)波形整形為邊緣陡峭的矩形波，而且可以將疊加于矩形脈沖信號(hào)高、低電平上的噪聲有效地清除。下面分別介紹各部分電路。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。又考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗特點(diǎn)，因此該硬件系統(tǒng)的電源先用LM7805穩(wěn)壓成5V給外圍電路供電。3．累計(jì)存儲(chǔ)子程序：課題中將累計(jì)脈沖量存儲(chǔ)于MSP430F149單片機(jī)的60KFLASH中沒有用到的代碼段。本設(shè)計(jì)所選用的主控芯片MSP430F413就包含了：FLL+（頻率鎖相環(huán)）時(shí)鐘系統(tǒng)，看門狗，精密模擬比較器（Comparator），帶有3個(gè)捕獲／比較寄存器的16位定時(shí)器（Timer A），48個(gè)I/O通用引腳、并且端口PP2有中斷能力，LCD驅(qū)動(dòng)器能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá)96段等模塊。這一特點(diǎn)是MSP430單片機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是與其它的單片機(jī)的最大區(qū)別。MSP430F149單片機(jī)的基礎(chǔ)時(shí)鐘主要是由低頻晶體振蕩器LFXT高頻晶體振蕩器LFXT2及數(shù)字控制振蕩器DCO組成。注意：上電看門狗被自動(dòng)配置成使用DCOCLK的32ms間斷復(fù)位，使用時(shí)必須在復(fù)位中斷到時(shí)重新設(shè)置或者停止看門狗，否則系統(tǒng)會(huì)一直處于復(fù)位狀態(tài)。任何事情都不可能一蹴而就，由于是初次嘗試自己做一個(gè)很系統(tǒng)的東西，出現(xiàn)這樣那樣的問題是在所難免的。 *注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。 include long int fq=0x00。 // Stop WDTBCSCTL1 amp。 // CCR1 interrupt enabledCCR1 = 50000。Delay400Ms()。 dd amp。 // Delay5Ms()。 Delay5Ms()。 if (dd32) dd=32。while(1){ ePutstr(0,0,dis2)。P1DIR |= BIT7+BIT1。 // XT2 = HF XTALdo {IFG1 amp。void Delay5Ms(void)。這2個(gè)信號(hào)的不同組合對(duì)應(yīng)不同的功能RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：表3 控制接口信號(hào)RSR/W功能說(shuō)明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)4. E信號(hào)E信號(hào)（在并行模式下）的不同狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的操作：表4 E信號(hào)E狀態(tài)執(zhí)行動(dòng)作結(jié)果高——低I/O緩沖——DR配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高DR——I/O緩沖配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/低——高無(wú)動(dòng)作就本課程設(shè)計(jì)而言，以前只是知道渦街流量計(jì)，至于其原理和結(jié)構(gòu)并沒有去深究。而畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)生活的重要環(huán)節(jié)，一直以來(lái)學(xué)校及老師都極為重視?；緯r(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)是為了同時(shí)滿足低成本和低功耗的要求。系統(tǒng)適用的時(shí)鐘信號(hào)有三種ACLK（晶振的頻率信號(hào)）、MCLK和SMCLK（ACLK的倍頻信號(hào)）。具有FLASH存儲(chǔ)器型的單片機(jī)，利用其本身具有JTAG接口，可以在一臺(tái)PC機(jī)及一個(gè)JTAG控制器的幫助下實(shí)現(xiàn)程序的下載，完成程序的在線調(diào)試，實(shí)時(shí)修改片內(nèi)寄存器和存儲(chǔ)器的內(nèi)容，對(duì)開發(fā)人員來(lái)說(shuō)將大大提高程序的調(diào)試效率。5．脈沖輸出子程序：，定時(shí)時(shí)間間隔的倒數(shù)即輸出脈沖的頻率值。（）濾除低頻和高頻干擾，在輸出端得到穩(wěn)定的直流工作電壓。其中，各個(gè)鍵的功能為：（1）→鍵為數(shù)據(jù)的位切換功能鍵。一般簡(jiǎn)單的復(fù)位電路可以采用RC復(fù)位，但是很不穩(wěn)定，可靠性不高，尤其在高速和龐大的系統(tǒng)中根本不能采用。通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻W2的大小，可以改變觸發(fā)閾值的大小，從而改變輸出方波的形狀，但是輸出方波的頻率不變。渦街流量信號(hào)的頻帶很寬，并且隨著頻率的增大，信號(hào)的幅值近似以指數(shù)增長(zhǎng)，低頻時(shí)的信號(hào)很小，而高頻時(shí)的信號(hào)很大。 下面分電荷放大、電壓參考、低通濾波、限幅、施密特觸發(fā)整形五個(gè)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。這種干擾會(huì)使渦街信號(hào)的信噪比降低，并且破壞管道內(nèi)流場(chǎng)的均勻性和對(duì)稱性。大量實(shí)驗(yàn)證明：在二維流動(dòng)狀態(tài)下（來(lái)流單相、定常；阻流體具有規(guī)則截面，且可視為無(wú)限長(zhǎng)），當(dāng)滿足渦街穩(wěn)定的條件時(shí)，渦街的單側(cè)旋渦脫落頻率（簡(jiǎn)稱渦街頻率）f與阻流體兩側(cè)的平均流速之間具有以下關(guān)系： （2－2）式中d ——阻流體迎流面的最大寬度，m；St—斯特羅哈數(shù)。實(shí)現(xiàn)了低功耗、液晶顯示等設(shè)計(jì)目的。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究成果主要有：1. 重慶大學(xué)的蒙建波等應(yīng)用修正的線性預(yù)測(cè)譜估計(jì)和自適應(yīng)LMS算法分析渦街頻率，并在由風(fēng)洞、熱線探針、旋渦發(fā)生體和檢測(cè)電路、微機(jī)組成的實(shí)驗(yàn)裝置上實(shí)現(xiàn)了渦街信號(hào)的在線處理；此后，又研制了8位微處理器為核心的流量積算儀，配合應(yīng)力式渦街流量計(jì)在天然氣輸氣管道上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。Miau等實(shí)驗(yàn)證明在壓電物質(zhì)外層包以橡膠，再在外面敷設(shè)一層硅膜，能有效減低壓電晶體對(duì)外界振動(dòng)的靈敏度。2％）。渦街流量計(jì)是依據(jù)流體振動(dòng)頻率與流速有對(duì)應(yīng)關(guān)系的原理進(jìn)行工作的。渦街流體振動(dòng)現(xiàn)象用于測(cè)量研究始于20世紀(jì)50年代，如風(fēng)速計(jì)和船速計(jì)等，60年代末開始研制封閉管道流量計(jì)——渦街流量計(jì)。5. 兩相流、脈動(dòng)流對(duì)測(cè)量有影響，在某些情況下甚至難以形成渦街，儀表無(wú)法工作 渦街流量計(jì)本質(zhì)上是流體振動(dòng)型流量計(jì)，因此它對(duì)外界振動(dòng)、流體的流動(dòng)狀態(tài)特別敏感，如管道振動(dòng)、管道流體的沖擊力以及由于流體壓力的變化、產(chǎn)生的隨機(jī)脈動(dòng)壓力等，現(xiàn)場(chǎng)的干擾對(duì)流量測(cè)量產(chǎn)生很大的影響。數(shù)字信號(hào)處理方法應(yīng)用于渦街流量計(jì)來(lái)解決流量測(cè)量中一些難題，是目前新技術(shù)流量計(jì)發(fā)展的主要方向，也是本課題研究的重點(diǎn)。4. 西北工業(yè)大學(xué)的劉軼等把自回歸模型譜估計(jì)應(yīng)用到渦街理論測(cè)量中，提高測(cè)量精確和抗干擾性。結(jié)合課題的研究背景提出本課題的研究意義。由式（2－5）可看出，對(duì)于給定的渦街流量傳感器，其管道直徑D、旋渦發(fā)生體特征尺寸d、m及斯特羅哈數(shù)St是可知的，因此此儀表系數(shù)K也是確定的，只要準(zhǔn)確測(cè)得旋渦的分離頻率f，就可以得知被測(cè)流體的速度，從而到達(dá)測(cè)量管道內(nèi)流量的目的。 渦街流量計(jì)的方案設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)大部分的脈沖輸出型渦街流量計(jì)都是基于電荷放大電路、濾波電路、整形電路和脈沖輸出電路組成的一套模擬電路的模擬渦街流量計(jì)。如圖3－2所示，由于壓電傳感器具有很高的絕緣內(nèi)阻，因此其等效電路為電荷與電容器的并聯(lián)，設(shè)Q為傳感器產(chǎn)生的電荷，Cp電容，Ct纜電容，Cf荷放大器帶有的深度負(fù)反饋電容，ei放的輸入電壓，eo放的輸出電壓，A運(yùn)放的放大倍數(shù)。因此，必須選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)慕刂令l率；當(dāng)然，不同口徑和不同介質(zhì)（氣、液）渦街的截止頻率也會(huì)不同。MSP430F149單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下：①低電源電壓范圍：－。SP708S特性如下： ☆高精度低電壓監(jiān)控器； ☆復(fù)位脈沖寬度200ms； ☆最大電源電流40uA； ☆去抖TTL/CMOS手動(dòng)復(fù)位輸入； ☆Vcc下降至1V時(shí)產(chǎn)生RESET信號(hào)； ☆RESET輸出：SP708S 支持高/低電平兩種方式； ☆WDI可以保持為浮空，以禁止看門狗功能； ☆內(nèi)置Vcc干擾抑止電路； ☆提供8引腳PDIP，NSOIC及uSOIC封裝； ☆電壓監(jiān)控器，可監(jiān)控供電失敗或電池電壓不足； ☆708S引腳兼容性增強(qiáng)以符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）F鍵為選擇功能鍵。YNYN開始系統(tǒng)初始化模塊判斷系統(tǒng)是否有正常流量計(jì)算標(biāo)志按鍵參數(shù)設(shè)置模塊低功耗模式單片機(jī)對(duì)前置放大電路輸出的脈沖計(jì)頻模塊流量計(jì)算模塊累積流量存儲(chǔ)?？祜@示模塊脈沖輸出模塊判斷系統(tǒng)有無(wú)按鍵參數(shù)設(shè)置標(biāo)志 數(shù)字渦街系統(tǒng)信號(hào)處理流程圖 單片機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)以MSP430F149單片機(jī)為核心的控制電路，完成了整個(gè)系統(tǒng)的所有控制功能，這些功能包括：鍵盤參