手持式超聲波流量計設(shè)計開題報告模板(編輯修改稿)
2025-02-14 23:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 信號調(diào)理原理框圖一級放大電路采用低噪聲高速放大器。由于接收到的超聲波信號經(jīng)過管壁和流體介質(zhì)，信號衰減較大，通常只有幾個mV到幾十個mV，而且超聲波流量計實用的超聲波頻率較高，所以要求運算放大器的增益帶寬要足夠高。因此本系統(tǒng)采用MAX410構(gòu)成第一級放大電路，MAX410是一種低電壓、低噪聲、精密放大器，性能優(yōu)良。帶通濾波電路由一片MAX275完成的,包含了兩個二階節(jié),在硬件上級聯(lián)的兩個節(jié)點分別構(gòu)成了中心頻率為40kHz,增益為40dB,品質(zhì)因素為40的四階帶通濾波器。高頻質(zhì)因數(shù)的帶通濾波對于整個系統(tǒng)十分重要,由于前置放大只是將信號和噪聲同時放大了幾倍,并沒有提高輸入信號的信噪比。經(jīng)過帶通濾波后,40kHz ,之外的無用噪聲被削弱,并且為下一級的放大電路提供了更高信噪比的輸入信號。換能器接受到的信號經(jīng)過一級放大后，又經(jīng)過帶通濾波電路，信號又有一定程度上的衰減。因此再加入一個放大電路，是信號再經(jīng)過一次放大，同第一級放大電路一樣，需要有足夠高的增益帶寬積，這一級放大電路采用放大器INA128。INA128是低功耗、高精度的通用儀表放大器，即使在高增益條件下也能提供較寬的帶寬。（3）切換超聲波發(fā)射和接收的開關(guān)電路本系統(tǒng)中，采用繼電器進行順流和逆流方向收發(fā)電路的切換，發(fā)射電路和接收電路分別只有一個，這樣既消除了非對稱性電路誤差，也降低了成本，而且發(fā)射脈沖通過單獨的繼電器分別對發(fā)射換能器和接收換能器進行控制，這樣能使換能器的發(fā)射和接收完全隔離，消除了發(fā)射信號對接收信號的影響。（4）計數(shù)電路由單片機對計數(shù)器進行清零、啟動等控制操作，計數(shù)電路中包括分頻計數(shù)器4040，將在INT1端口產(chǎn)生一個下降沿，向單片機申請外部中斷。并通過單片機控制分別使兩片74LS245讀入計數(shù)值。（5）從單片機的作用和選擇從單片機是信號采集和控制電路的核心，它不僅要接收主單片機發(fā)來的命令，同時又要向主單片機會送測量數(shù)據(jù)和部分狀態(tài)信息。從單片機選用AT89C5主要實現(xiàn)三點，一是控制超聲波換能器發(fā)射和接收的切換，同時啟動換能器的第一次超聲波發(fā)射；二是接收電路的門控制；三是控制計數(shù)電路的工作時序，并從鎖存單元讀取計數(shù)值。（6）主單片機的作用和選擇主單片機選用另一片AT89C51，主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理和整個便攜式超聲波流量計的控制。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用主從單片機協(xié)同工作的方式。主從單片機的接口連接方式是串行通信連接方式。串行口的工作方式0不支持雙工的工作方式，在同一時刻只能進行數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收操作。這種工作方式雖然速度較慢，但是在數(shù)據(jù)傳輸不太多的情況下，串行通信是很方便的。通行速率達1MB/s。（7）輔助電路鍵盤電路，根據(jù)設(shè)計目的，在使用超聲波流量計測量前需要設(shè)定一定的參數(shù)，這就需要一個鍵盤矩陣來實現(xiàn)這種人機接口的功能，為了操作方便、直觀，本設(shè)計中使用了10個數(shù)字鍵和6個功能鍵（選擇修改管道直徑、選擇修改夾角、增一鍵、減一鍵、確認開始鍵和修改鍵）。LCD顯示電路，采用LCD12864，漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字、128個字符及64X256點陣顯示RAM。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計超聲波流量計的軟件設(shè)計包括主從單片機兩個部分，主單片機部分主要完成參數(shù)的設(shè)定，流量的計算，測量結(jié)果的顯示；從單片機部分主要完成超聲波收發(fā)電路的控制，傳播時間的測量，數(shù)據(jù)的檢驗和傳輸?shù)取＃?）主單片機軟件設(shè)計主單片機軟件部分主要包括參數(shù)處理程序、計算子程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、串行通信子程序等。流量計開啟后主單片機先執(zhí)行系統(tǒng)初始化子程序，包括初始化單片機的系統(tǒng)參數(shù)、程序運行中所需的常數(shù)等，并自動進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，然后向從單片機發(fā)送命令；參數(shù)設(shè)置完成后，進入主單片機程序的測量及參數(shù)顯示狀態(tài)，在這一狀態(tài)中程序不斷掃描鍵盤，根據(jù)鍵入的命令跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序模塊。開始初始化參數(shù)設(shè)置安裝調(diào)試開始測量和顯示鍵盤中斷 N 鍵盤中斷服務(wù)子程序 Y 圖2 主單片機流程圖（2）從單片機軟件設(shè)計從單片機部分完成超聲波收發(fā)電路的控制、測量數(shù)據(jù)的采集、檢驗和傳輸。開始系統(tǒng)初始化及參數(shù)設(shè)置接受測量命令測量順/逆流傳播速度測量數(shù)據(jù)的檢測和發(fā)送測量結(jié)束 N 結(jié)束
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