單通道時(shí)差法超聲流量計(jì)研發(fā)（軟件部分）【開題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告電氣工程與電氣工程與自動(dòng)化自動(dòng)化單通道時(shí)差法超聲流量計(jì)研發(fā)（軟件部分）單通道時(shí)差法超聲流量計(jì)研發(fā)（軟件部分）一、選題的背景與意義由于目前國(guó)內(nèi)大部分的流量計(jì)是用傳統(tǒng)的機(jī)械式接觸式測(cè)量法，但是接觸式流量流速測(cè)量具有十分明顯及普遍的缺點(diǎn)：受被測(cè)流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)]6[的影響十分大，并且難以檢測(cè)到強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量，目前的工業(yè)流量測(cè)量普遍存在著大管徑、大流量測(cè)量困難的問(wèn)題

2、，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)接觸式流量計(jì)會(huì)隨著測(cè)量管徑的增大帶來(lái)制造和運(yùn)輸上的困難，關(guān)鍵是造價(jià)的提高、使用能量損耗的加大、安裝維護(hù)困難等因素使得廠家們與顧客急于尋找一種新的流量測(cè)量方法來(lái)減少種種環(huán)境或材料等因素對(duì)測(cè)量的影響。超聲波流量計(jì)相比于其他的傳統(tǒng)型流量計(jì)有著明顯優(yōu)勢(shì)。它屬于非接觸式測(cè)量]51[?類型儀器，超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就能獲取流體流速的信息。因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速，從而可以換算成流量。超聲波的特性使得超聲波流量

3、計(jì)幾乎不受被測(cè)流體的溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，由于其非接觸的特性使其可解決其它類型儀表所難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。超聲波流量計(jì)更適用于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑管口的流量。使用超聲波流量計(jì)不用在流體中安裝測(cè)量元件故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線的運(yùn)行因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。另外，鑒于非接觸測(cè)量的特點(diǎn)，再配以合理的電子線路，一臺(tái)儀表

4、可適應(yīng)多種管徑測(cè)量和多種流量范圍測(cè)量。它的適應(yīng)能力也是其它儀表不可比擬的。具有上述一些優(yōu)點(diǎn)因此它越來(lái)越受到重視并且向產(chǎn)品系列化、通用化發(fā)展，現(xiàn)國(guó)內(nèi)已制成不同聲道的標(biāo)準(zhǔn)型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應(yīng)不同介質(zhì)，不同場(chǎng)合和不同管道條件的流量測(cè)量。并且其相對(duì)造價(jià)大概是傳統(tǒng)流量計(jì)的十分之一，這對(duì)于商業(yè)上來(lái)說(shuō)前景十分廣泛，所以廠家及用戶對(duì)非接觸式的超聲波流量測(cè)量計(jì)的研究力度和資金的投入不斷加大，使得超聲波流量計(jì)的發(fā)展十分迅速。近幾年我國(guó)政府推

5、廣和諧社會(huì)，其中就有提到可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，淡水資源人均占有量?jī)H為世界水平的14，并且仍存在著極大的資源浪費(fèi)。所以，我國(guó)急需提高水計(jì)量的精確性、可靠性以及方便性，同時(shí)也要響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召盡量減系統(tǒng)簡(jiǎn)單的主要結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)研，本課題的計(jì)時(shí)芯片選用了德國(guó)ACAM公司的高精度計(jì)時(shí)芯片第二代產(chǎn)品TDCGP2。它具有超高的精度和小尺寸的封裝，尤其適合于低成本的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)]16[域。TDCGP2具有高精度時(shí)間測(cè)量單元，高速脈沖發(fā)生器，接收信

6、號(hào)使能，溫度測(cè)量和時(shí)鐘控制等功能，這些特殊功能模塊使得它尤其適合于超聲波流量測(cè)量和熱量測(cè)量方面的應(yīng)用。這款芯片利用現(xiàn)代化的純數(shù)字化CMOS技術(shù)，將時(shí)間間隔的測(cè)量量化到65Ps的精度，給超聲波流量測(cè)量及其相關(guān)產(chǎn)品的時(shí)差測(cè)量提供了完美的解決方案。本課題使用的單片機(jī)是MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器(MixedSignalProcess)。稱之為混合信號(hào)處理器，主要是由于其針對(duì)實(shí)際

7、應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案。MSP430系列是一個(gè)16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，在1996年問(wèn)世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系列中一顆耀眼的新星。本課題選用MSP430最主要的目的就是為了減少功耗。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖：主程序顯示及按鍵模塊通訊模塊輔助模塊初始化模塊中斷服務(wù)模塊測(cè)量模塊計(jì)算模塊IO口中斷定時(shí)器