本文關鍵詞：基于嵌入式系統的超聲波流量計設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著國民經濟的發(fā)展,我國水資源也越來越珍貴,相應的,對水量測量儀器的精度的要求也就越來越高。無論工業(yè)生產中還是城市生活用水中,對于水流量的測量,都需要高精度、操作簡便、成本低的測量儀器。特別是工業(yè)中對一些具有腐蝕性的液體的流量測量,普通的流量計根本無法測量。而超聲波流量計采用非接觸式測量方法,能解決這類問題。 超聲波流量計根據超聲波在流動的流體中傳播的過程中會有流體的流速信息這一原理,再通過簡便、可靠的信號處理方法,把這個流速信息轉換成流量信息。超聲波流量計與以往傳統的流量計相比,具有所要求的費用低,安裝簡便,不會改變流體的流動狀態(tài),不產生附加阻力等優(yōu)點,是一種非常理想的節(jié)能型流量計。然而,由于超聲波流量計只是在近幾十年才出現的一種新型儀表,還有很多地方不完善,沒有得到普遍的應用,因而在科學技術迅速發(fā)展的今天,非常值得去進行研究,這是本文選題的一大因素。 論文介紹了超聲波流量計的測量原理、硬件結構以及相應的軟件設計方法。在設計中,為了提高超聲波流量計的測量精度和可靠性,需要在設計的時候采用新型的檢測控制芯片和新的檢測理論。采用嵌入式設計方法。與普通的CPU芯片ARM芯片的處理速度更快,具有更強的數據處理能力。采用數字鑒相技術來測量超聲波的傳播時間。系統中對數據信號的處理,除了常規(guī)的濾波電路外,還采用了自動增益放大電路,來提高信號的可靠性。經過濾波放大后的超聲波信號,經過開窗處理,從中選擇出合理的一組信號作為檢測的有效信號,來進行鑒定相處理,檢測時差。對超聲波信號的處理電路,數字部分大都集成在Xilinx公司生產的XCR3128的CPLD芯片內部。這樣使得大量的系統邏輯電路被集成,減少了分立元件的數量,系統的結構得到簡化。分頻電路也集成在芯片內部。由于系統的簡化,系統的抗干擾能力大為提高,可靠性更強。
【關鍵詞】：超聲波流量計 CPLD 嵌入式系統 數字鑒相器 自增益電路
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 第1章 緒論7-13
• 1.1 研究意義7
• 1.2 相關技術的國內外研究現狀7-8
• 1.3 超聲波流量計相比與普通傳統流量計的優(yōu)勢8-9
• 1.4 超聲波流量計的種類及國內外現狀9-11
• 1.5 論文研究的目的和主要內容11-13
• 第2章 超聲波流量計的相關知識13-19
• 2.1 超聲波流量計的發(fā)展史13-14
• 2.2 超聲波和超聲波換能器的基本特性14-15
• 2.3 超聲波流量計的主要測量方法15-16
• 2.4 時差式超聲波流量計的聲學測量原理16-18
• 2.5 嵌入式超聲波流量計的測量步驟18
• 2.6 本章小結18-19
• 第3章 超聲波流量計的系統總體設計19-23
• 3.1 系統概述19
• 3.2 流最計主機框圖19-21
• 3.3 系統主要性能指標預定21-22
• 3.4 超聲波流量計的幾個關鍵技術的實現22
• 3.5 本章小結22-23
• 第4章 超聲波流量計的硬件構成23-47
• 4.1 ARM嵌入式簡介23-24
• 4.2 ARM微處理器的寄存器結構：24-25
• 4.3 S3C4480芯片簡介25-29
• 4.4 ARM嵌入式系統的硬件設計29-36
• 4.4.1 電源電路29
• 4.4.2 時序時鐘電路29-30
• 4.4.3 復位電路30-31
• 4.4.4 FLASH存儲器接口單元31-32
• 4.4.5 SDRAM接口單元32-34
• 4.4.6 RS232串行接口電路34-35
• 4.4.7 JTAG接口電路：35-36
• 4.5 信號處理電路中的放大和濾波電路設計36-38
• 4.6 超聲波流量計中自增益控制電路(AGC)的功能及原理38-40
• 4.7 CPLD電路設計40-46
• 4.7.1 CPLD芯片的優(yōu)勢、特點和設計思想40-42
• 4.7.2 CPLD中數字鑒相器的設計42-44
• 4.7.3 分頻器的設計44-45
• 4.7.4 開窗技術在CPLD中的實現45-46
• 4.8 超聲波流量計中泵升電路功能和原理46
• 4.9 本章小結46-47
• 第5章 超聲波流量計的軟件系統構成47-63
• 5.1 嵌入式操作系統的簡介及特點47-48
• 5.2 嵌入式操作系統的內核運行方式48-50
• 5.3 嵌入式操作系統的進程調度和多進程處理50-51
• 5.4 嵌入式操作系統任務的創(chuàng)建51-52
• 5.5 嵌入式操作系統的啟動代碼52-54
• 5.6 嵌入式操作系統的異常向量和中斷向量54-55
• 5.7 超聲波流量計程序設計55-62
• 5.7.1 按鍵顯示程序設計56
• 5.7.2 實時時鐘模塊程序設計56-57
• 5.7.3 串口通訊程序設計57-58
• 5.7.4 輸入輸出程序設計58
• 5.7.5 測量模塊58-62
• 5.8 本章小結62-63
• 第6章 結論與展望63-64
• 參考文獻64-66
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文66-67
• 致謝67

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數據庫 前7條

1 呂國勝;基于ARM的時差法超聲波流量計設計[D];大連理工大學;2010年

2 楊震;基于超聲波時差法管道流量計積分算法及實驗研究[D];西安理工大學;2006年

3 張英;生化分析儀的設計與實現[D];武漢理工大學;2006年

4 文波;基于嵌入式系統的抽油機遠程示功儀設計[D];武漢理工大學;2006年

5 李輝;面向管道原油密度測量的超聲波飛越時間測量方法研究[D];北京化工大學;2008年

6 顧斌;基于超聲波時差法檢測液壓系統流量計的研制[D];西安科技大學;2009年

7 梁德福;時差法低功耗超聲波流量計的設計與實現[D];華東理工大學;2012年

  本文關鍵詞：基于嵌入式系統的超聲波流量計設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：271869