毕业设计方案基于单片机的流量检验系统.doc
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1、毕业设计(论文)材料之二(1)某工程大学本科毕业设计(论文)专 业: 电子信息工程 题 目: 基于单片机流量检测 系统设计 作 者 姓 名: 导师及职称: 导师所在单位: 电气工程学院 6月13日某工程大学本科毕业设计(论文)任务书 届 电气工程 学院 电子信息工程 专业学生姓名: 毕业设计(论文)题目中文: 基于单片机流量检测系统设计英文: The Design of Flow Detection System Based On MCU 原始资料1 谢维成、杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计M.北京:清华大学出版社,.2 梁国伟、蔡武昌.流量测量技术及仪表M.北京:机械工业出版社,.3
2、 徐晓光、潘伟;、徐康.基于单片机涡轮流量检测仪设计J.工业控制计算机,,08.4 魏颖.基于单片机流量检测表设计J.太原科技,,10.5 苏贝、周常柱、胡松.单片机在流量测量中应用J.微计算机信息杂志,,5.6 王玉巧、蔡晓艳.基于单片机流量控制J.科技信息,,9X. 毕业设计(论文)任务内容1、课题研究意义流量测量在工业领域具备广泛应用,随着传感器技术,微电子技术、单片机技术发展,为流量精准测量提供了新手段,对流量检测技术研究具备现实意义。对本课题研究与设计,训练综合运用已学课程基本知识,独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测能力。2、 本
3、课题研究重要内容:由流量传感器采集流量信息,然后通过AD转换器将持续模仿信号离散化后传给单片机。单片机在系统软件控制作用下,对输入数据进行分析,向外部输出控制信号,实现LED显示。LED数码管显示动态流量,同步,若流量超过上下限范畴,报警电路产生声光报警信号,提示流量不在正常范畴内,需采用相应控制。系统软件重要涉及主程序,显示程序等供主程序调用子程序。3、提交成果:(1)毕业设计(论文)正文;(2)硬件电路图;(3)程序源代码;(4)一篇引用外文文献及其译文;(5)重要参照文献题录及摘要。指引教师(签字) 教研室主任(签字)批 准 日 期01月0日接受任务书日期01月10日完 成 日 期06月
4、13日接受任务书学生(签字)基于单片机流量检测系统设计摘 要工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用一大领域,流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中四大参数,人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行对的测量和调节是保证生产过程安全经济运营、提高产品质量、减少物质消耗、提高经济效益、实现科学管理基本。流量检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。在天然气工业蓬勃发呈当前,天然气计量引起了人们特别关注,由于在天然气采集、解决、储存、运送和分派过程中,需要数以百万计流量计,其中有些流量计涉及到结算金额数字巨大,对测量和控制精确度和可靠性规定特别高。流量计在当代农业、水利
5、建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也均有广泛应用。 本文从经济实用角度出发,采用美国Atmel公司单片机AT89C51作为主控芯片与数据存储器单元,结合涡轮流量传感器,AD转换器,四位LED显示,声光报警器等,采用C语音编程,设计了一款可对流量进行实时检测,并具备上下限报警功能涡轮流量计,可实现对管道内天然气流量实时检测。本文详细阐述了基于单片机流量检测系统设计方案,重要解决系统总体设计,硬件电路设计以及系统软件设计。核心词:AT89C51;ADC0809;流量检测;涡轮流量传感器The Design of Flow Detection System Based on MCU Ab
6、stractProcess control is a big field of the flow measurement and instrumentation in industrial production. Flow and temperature,pressure and thing location are together collectively referred to the four big parameters of the process control. Through these parameters ,the production process are monit
7、oring and controlled. The accurate measurement and adjustment for fluid flow are is to guarantee the safe and economic operation,improve product quality and reduce the material consumption,to improve the economic benefit,and the scientific management foundation in the production process. The detecti
8、on and control of flow is widely applied in the chemical,electrical energy,metallurgy,petroleum and other fields. As the gas industry booming now,natural gas measurement caused the people of particular concern. Because it needs millions of flow-meter in collection,treatment,storage,transportation an
9、d distribution process of natural gas,and some of these flow meter relates to the huge number of settlement amount ,the measurement and control accuracy and reliability requirements are particularly high. Flow-meter have also been widely used in modern agriculture and water conservancy of flow const
10、ruction,biological engineering,pipes,aerospace,military field. This article is from the economical and practical point of view,using of the United States Atmel Corporation AT89C51 microcontroller as a master chip and the data memory unit,combined with Vortex flow sensor,AD converter,four LED digital
11、 display,sound and light alarm and so on. Dominated by the C programming language,it describe a design of a turbine flow-meter which has a real-time detection of flow and the alarm function. This flow meter can realize the detection the natural gas in the pipeline. This article discusses the of flow
12、 based on SCM,mainly to solve the design of the whole system,the hardware circuit design and the design of the system software.Keywords:AT89C51,;ADC0809,;Flow Detecting;Vortex Flow Sensor目 录引言1第1章 绪论21.1 选题背景和意义21.2 国内外研究现状及发展趋势21.3 研究内容及需解决问题3第2章 流量传感器42.1 流量计分类及优缺陷42.2 涡轮流量计构造与原理52.3 涡轮流量计特点6第3章 系
13、统工作原理73.1 总体设计73.2 工作原理73.3 元器件选取73.3.1 单片机73.3.2 A/D转换器103.3.3 LED数码管14第4章 系统硬件电路设计164.1 传感器设计与信号采集164.2 放大电路设计174.3 单片机硬件电路及其外围电路设计18 4.3.1 系统时钟电路184.3.2 复位电路18 4.3.3 单片机与A/D接口194.3.4 单片机与LED显示接口204.3.5 报警电路21第5章 系统软件设计225.1 单片机C语言特点225.2 主程序及流程图235.3 A/D转换程序及流程图245.4显示程序及流程图 255.5 报警程序及流程图26第6章 抗
14、干扰技术276.1 干扰来源276.2 硬件办法27 6.2.2 模仿量输入回路抗干扰办法27 6.2.2长线传播抗千扰办法276.3 软件办法276.3.1 插入NOP指令28 6.3.2 设立软件陷阱28 6.3.3 设立看门狗28结论与展望29道谢30参照文献31附录A 硬件电路图32附录B 程序源代码33附录C 外文文献36附录D 外文文献中文翻译40附录E 重要参照文献题录及摘要43插图清单图 2-1 涡轮流量传感器构造图5图 3-1 系统硬件构造图7图 3-2 AT89C51引脚图8图 3-3 ADC0809内部构造11图 3-4 ADC0809引脚图12图 3-5 ADC0808
15、/0809工作时序14图 3-6 共阴极数码管原理图与实物图15图 4-1 霍尔元件基本电路16图 4-2 旋转传感器磁体设立16图 4-3 放大器原理图17图 4-4 系统时钟电路18图 4-5 复位电路18图 4-6 A/D接口电路19图 4-7 LED接口电路21图 4-8 报警电路21图 5-1 程序构造图22图 5-2 主程序流程图23图 5-3 A/D转换程序及流程图 24图5-4 显示程序及流程图25图 5-5 报警程序及流程图26图 6-1 RC滤波电路27表格清单表3-1 P3口各位第二功能9表3-2 VST和D1D0关系11表3-3 地址信号与选中通道关系13表3-4 八段
16、LED数码显示管字型码表15引言 流量是当代工业测量过程中一种重要参数,人类对流体测量具备悠久历史。流量检测发展可追溯到古代水利工程和都市供水系统,古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民饮用水水量;公元前10左右古埃及用堰法测量古尼罗河流量;国内知名都江堰水利工程应用宝瓶口水位观测水量大小等等。流量仪表应用范畴很广,在工业生产、能源计量、环保工程、交通运送、生物技术、科学实验领域均有涉及。为了适应各种用途,各种类型流量计相继问世,投入使用类型有上百种。依照其测量办法和构造原理大体分为差压式流量计、浮子流量计、容积式流量计、电磁流量计、涡街流量计、科里奥利质量流量计、超声流量计、插入式流量计等。20世
17、纪随着各领域对流量测量需求牵引,使得流量计得到迅速发展,特别是微电子技术迅速发展,为流量计制造技术提供各种新型元器件,进一步推动了流量计从机械式向智能化、模块化发展。新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件开发应用,使得流量计测量精确度越来越高,流量测量范畴越来越广。同步流量计对测量介质规定在减少,合用范畴也越来越宽,智能化限度及可靠性得到了很大提高。本设计中,将基于单片机技术,进行一款可对流量进行实时检测,并具备上下限报警功能涡轮流量计设计,该产品可实现对管道内天然气流量实时检测。第1章 绪论1.1 选题背景和意义 流量就是在单位时间内流体通过一定截面积量。这个量用流体体积来表达,称为瞬时体积
18、流量,简称体积流量;用流量质量来表达称为瞬时质量流量,简称质量流量。这一段时间内流体体积流量或质量流量累积值称为累积流量。 对在一定通道内流动流体流量进行测量统称为流量计量。流量测量流体是多样化,如测量对象有气体、液体、混合流体;流体温度、压力、流量均有较大差别,规定测量精确度也各不相似。因而,流量测量任务就是依照测量目,被测流体种类、流动状态、测量场合等测量条件,研究各种相应测量办法,并保证流量量值对的传递。流量测量在热电生产、石油化工、食品卫生等工业领域具备广泛应用。随着传感器技术,微电子技术、单片机技术发展,为气体流量精准测量提供了新手段。充分运用单片机丰富硬件资源,配以恰当检测接口电路
19、,可精准测量由涡街流量传感器或电磁流量传感器输出代表流量大小脉冲信号,以及气体在本地状态下压力、温度等模仿电压信号。由软件计算出流量,以简朴硬件构造实现了一种高可靠性、高精度、多功能气体流量检测系统。工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用一大领域,流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中四大参数,人们通过这些参数对生产过程进行监视和控制。对流体流量进行对的测量和调节是保证生产过程安全经济运营、提高产品质量、减少物质消耗、提高经济效益、实现科学管理基本。 通过对本课题研究,训练综合运用已学课程基本知识,独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。对
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