【正文】 的。具體做法是將剛才 FFT22計算所得的 1024 個復數(shù)值逐一計算模值，然后找出模值最大的所對應的點數(shù) Km 值。可是這樣計算出的 Km 值是個整數(shù)值，這肯定會影響精確度。由單頻實正弦信號的快速插值頻率估計法可知，實際的 K 值往往與 Km 不同，即實際的 K 值是 Km 附近的小數(shù)值。因此，為了準確的計算頻率必須進行校正。頻率校正函數(shù)就是為了得到準確的帶有小數(shù)位的 K 值而設計的。設 Km 左邊的 K 值為K1，Km 右邊的 K 值為 K+1，Km 對應的模值為 Y，K 1對應的模值為 Y1，K +1對應的模值為Y+1。具體計算如下： （Y 1≤Y +1） (12)01????Y (Y1Y+1) (13)1??K因此，實際 K＝Km+ΔK,校正后的頻率 f=Kfs/N,其中 fs 為采樣頻率；N 為采樣點數(shù)(本課題選取 N＝1024) [9][10]。事實上，無論是從 MSP430F149 單片機傳遞過來的頻率值，還是由 MSP430F1611 單片機自身計算出 FFT 頻率值，都需要實時地將頻率值轉為模擬電壓值。因此，D/A 輸出函數(shù)是非常關鍵的函數(shù)。首先設定參考電壓為 ，然后需要向 D/A 模塊中寄存器DAC12_0DAT 中寫入相應的值（0～4095） ，則 MSP430F1611 單片機即可自動從 D/A 端口中輸出 0～ 之間的電壓值，最后通過 AM402 轉換為 4～20mA 電流輸出。儀表若想要輸出正確的電流值，必須預先定義好 20mA 所對應的最大頻率值，即流量上限所對應的頻率值。例如，在 DN25 和 DN50 管道值流量上限分別為 16m3/h 和 40m3/h,所對應的頻率分別為350Hz 和 100Hz，那么就規(guī)定此時的電流輸出為 20mA，如果頻率再增大儀表也只是輸出20mA，如果頻率減小則按比例輸出電流 [13]。 雙 MSP430 單片機結構數(shù)字渦街流量計的軟件低功耗設計MSP430 單片機在軟件上的低功耗設計關鍵是：(1)用中斷代替查詢。如圖 118，兩個單片機的通訊、脈沖計頻、A/D 采樣等等都是通過中斷進入的，在中斷響應程序里設置標志位，之后再跳轉到相應的子程序中去。(2)低功耗模式的加入。例如，單片機的主程序中，在無任何中斷產生的等待狀態(tài)中，單片機是處于低功耗模式 LPM3，即 CPU 和系統(tǒng)主時鐘均關閉，只留片上外圍模塊的時鐘ACLK 工作。當有定時中斷或外部中斷產生時，單片機立即從 LPM3 喚醒，進入到相應的中斷入口程序中去。同理，在單片機等待定時中斷進行 A/D 采樣過程中，也使單片機進入23LPM3 來降低系統(tǒng)功耗。(3)盡量關閉單片機中未用到或暫時不用的模塊。例如單片機程序中采用定時方式進行 A/D 采樣，共采 1024 點，每采完一點后應立即關閉 A/D 采樣模塊，直至下一次定時時間到，再重新開啟進行采樣。5 總結與展望本文提出了將數(shù)字信號處理方法中的快速傅立葉變換(FFT）方法運用到雙 MSP430 單片機結構的數(shù)字渦街流量計中。對實際渦街信號進行實時處理，得到了很好的測量效果，有效地抑制了低流速下的噪聲干擾，精確的將渦街信號提取出來，降低了渦街測量下限可準確測量頻率為 3Hz 的渦街信號，擴大了渦街測量的量程。同時，比以往的 DSP 數(shù)字渦街流量計降低了功耗，從而實現(xiàn)了 4～20mA 電流遠傳功能。這對于渦街流量計拓寬其應用領域具有一定的實際意義。根據本課題設計的系統(tǒng)在實驗室中遇到的問題及國內外數(shù)字渦街流量計的發(fā)展現(xiàn)狀，作者對今后的研究工作提出以下建議：前置模擬處理電路是渦街信號處理的關鍵部分，它對于渦街信號的放大、濾波起到了很大的作用。因此，在前置模擬處理電路設計過程中，尋求新的電子器件從而進一步優(yōu)化電路板結構提高抗干擾能力。對不同頻率的信號采用不同的放大倍數(shù)。 FFT 算法在 MSP430F1611 單片機上實現(xiàn)信號處理算法，由于采用的算法基于 1024 點的 FF 變換，所以精度還有待于提高，建議編寫點數(shù)更高的 FFT 變換對信號進行處理，這樣會對計算精度有明顯的提高。同時，還須盡可能保證運算速度。由于本課題設計的程序在計算 FFT 時，需要運用 8Mz 高頻晶振，因此在計算過程中難免會增加功耗。為了使儀表便于攜帶，希望今后的研究人員可以將功耗盡量降低至 1mA以下，從而實現(xiàn)電池供電(儀表的功耗為 1mA，一節(jié)干電池可以使用一年)。24參考文獻：[1] 徐科軍,呂迅竑,陳榮保,等 .基于 DSP 具有譜分析功能的渦街流量計信號處理系統(tǒng)[M].儀器儀表學報, 2022, 22(3): 255260.[2] DSP 與 MCU 的應用系統(tǒng)硬件研制[J].合肥:合肥工業(yè)大學, 2022.[3] 王肖芬,徐科 軍, DSP 的低成本渦街流量計 信號處理系統(tǒng)[M]. 儀器儀表學報, 2022, 27(11): 14271432.[4] 莫德舉,[M]. 儀器 儀表學報,2022, 23(3)增刊: 860862.[5] 陳榮保, MSP430 的低功耗渦街流量計[M]. 自動化儀表,2022, 24(11): 2628.[6] 沈建華 ,楊艷琴, 系列 16 位超低功耗 單片機原理與應用[J]. 北京: 清華大學出版社, 2022.[7]吳達科，智能渦街流量計的設計研究：[J]，重慶；西南農業(yè)大學，[8]朱德祥，流量儀表原理和應用[M].上海；華東化工學院出版社，[9]梁國偉，蔡武昌，流量測量技術及儀表[J].北京：機械工業(yè)出版社，[10] 劉叔軍、 控制系統(tǒng)應用與實例[M].機械工業(yè)出版社,～356[11] 胡燁、姚鵬翼、 99 SE 原理圖與 PCB 設計 教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2022[12] 陳杰、[M]高等教育出版社, ～177[13] 系列 FLASH 型超低功耗 16 位單片機[M].北京航空航天大學出版社,～89Digital Vortex Flowmeter withDouble MSP430 Single ChipMicroputersDong Ke(Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253015)Abstract:In view of the existing vortex flowmeter advantages and shortings, the subject of research and the implementation of a number of vortex flowmeter. The number of vortex flowmeter using dualMSP430 microcontroller hardware structure, small volume at low velocity, the MSP430F1611 MCU from the spectral analysis method to calculate the vortex signal frequency and effectively overe the vortex in the simulation measurement accuracy of small volume is not high and even the problem can not be measured, as well as conventional analog signal to noise ratio of vortex in the case of high accuracy, realtime advantages.Keywords: Vortex flow meter, pulse output, current output, MSP430, the minimum flow25謝 辭本論文是在導師崔玉玲老師的悉心指導下完成的。從論文的選題、研究方法和技術路線的確定，直到論文的定稿，無不凝聚著老師的心血。崔老師淵博的學識，嚴謹求實的治學態(tài)度，給我留下了深刻的印象；尤其是崔老師極具創(chuàng)新性的分析解決問題的方法讓我受益匪淺，不論對今后的學習還是工作都提供了有益的指導。值此論文完成之際，謹向敬愛的導師致以深深的感謝和崇高的敬意！十分感謝05級自動化本科2班的各位同學，四年來，無論是在生活中還是學習中，你們給予我極大的關懷和幫助。感謝機電系的各位領導、老師，在百忙之中抽出時間為我講解畢業(yè)設計中遇到的許多問題，對于她們給予我們的無私奉獻，我再次表示衷心的感謝。最后還要對敬愛的父母表示最衷心的感謝，感謝父母多年來所給予的精神上的理解和物質上的支持，他 們 的 關 心 和 鼓 勵 ， 是 我 在 求 學 道 路 上 不 斷 前 進 的 強 大 動 力 ， 僅 以 此文 回 報 他 們 的 支 持 和 鼓 勵 ！ 另外，感謝學校給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。院 （系）： 機電工程系 ?！I(yè)： 自 動 化 學生姓名： 董 科 學　號： 202202202023 題 目： 雙 MSP430 單片機結構數(shù)字渦街流量計 指導教師評語：評定成績： 　　　　　　　　　　　　　　　 指導教師簽名： 年 月 日 德州學院畢業(yè)(論文)設計評語院 （系）： 機電工程系 專 業(yè)： 自 動 化 學生姓名： 董 科 學 號： 202202202023題 目： 雙 MSP430 單片機結構數(shù)字渦街流量計 評閱人評語：評定成績： 　　　　　　　　　　　　　　　 評閱人簽名： 年 月 日 德州學院畢業(yè)(論文)設計評語 院 （系）： 機電工程系 專　業(yè)： 自 動 化 學生姓名： 董 科 學　號： 202202202023題 目： 雙 MSP430 單片機結構數(shù)字渦街流量計 答辯小組評語： 評定成績： 　　　　　　　　　　答辯小組組長簽名： 年 月 日 指導教師評定成績（30%）評閱人評定成績（30%）答辯小組評定成績（40%）綜合評定成績答辯委員會主任簽字：年 月 日德州學院畢業(yè)(論文)設計評語德州學院畢業(yè)論文（設計）任務書2022 年 12 月 6 日院 系 機電工程系 專 業(yè) 自動化姓 名 董 科 學 號 202202202023論文題目： 雙 MSP430 單片機結構數(shù)字渦街流量計 論文內容與要求：從抗干擾和降低功耗兩個角度考慮，本課題設計了數(shù)字渦街流量計的硬件電路，采用了以 MSP430F149 單片機和 MSP430F1611 單片機為核心的雙 CPU 硬件結構。本課題設計的雙MSP430 單片機數(shù)字渦街流量計采用了普通模擬渦街流量計的前置放大電路；上述的前置處理電路產生的兩種信號分別送到兩個單片機中，其中幅值為 的脈沖信號送入 MSP430F149中，幅值為 的正弦信號送入 MSP430F1611 中。當流量處于正常流速狀態(tài)時，由MSP430F149 利用其 I/O 端口的外部中斷功能，對前置放大電路輸出的方波信號進行計頻，從而得出當前頻率值；當流量處于低流速狀態(tài)時，對前置放大電路中低通濾波器輸出的疊加了許多干擾的正弦信號進行 A/D 采樣，再利用 MSP430F1611 對 A/D 采樣的結果進行頻譜分析，從而得出此時渦街信號的頻率。最后，在整個流量范圍內，將得出的頻率值以脈沖輸出的方式從 MSP430F149 的端口輸出同時以模擬電壓值的形式從 MSP430F1611 的端口輸出然后通過AM402 芯片轉換為 4～20mA 電流輸出。本設計在解決了噪聲干擾和難以準確測量低流速流量的兩個難題的基礎上，從硬件和軟件兩方面實現(xiàn)了低功耗，并且實現(xiàn)了兩線制和三線制的兩中輸出，其中兩線制 4～20mA 可實現(xiàn)遠傳功能。論文開始日期 2022 年 12 月 3 日論文完成日期2022 年 3 月 25 日指 導 教 師 崔玉玲 教研室主任 賀廉云答辯記錄姓名：董科時間：2022 年 5 月 16 日地點：德州學院工科樓 2022學號：2022022020231. 用形象的語言介紹一下渦街流量計的測試原理。答：渦街流量計實現(xiàn)流量測量的理論基礎是流體力學中的著名的“卡門渦街”原理。在流動的流體中放置一根與流向垂直的非流線性柱形體（如三角柱，圓柱等） ，稱之為漩渦發(fā)生體。就會在漩渦發(fā)生體下游產生兩列旋轉方向相反、平行參差排列的渦列，