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關于渦街流量計畢業設計.doc

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? 目 錄 第一章 緒 論 11.1渦街流量計概述 11.2渦街流量計的關鍵性問題和國外研究現狀 21.3研究課題提出的背景和意義 41.4課題研究容和創新點 5第二章 渦街流量計的總體方案設計 62.1渦街流量計的工作原理 62.1.1渦街的產生與渦街現象 62.1.3渦街流量信號的組成 72.2 渦街流量計的方案設計 9第三章 渦街流量計的硬件設計 113.1硬件電路的整體結構設計 113.2渦街信號的前置放大電路設計 113.2.1電荷放大器的設計 133.2.2電壓參考電路的設計 143.2.3低通濾波器的設計 153.2.4限幅器的設計 163.2.5施密特觸發器的設計 163.3 單片機采集、控制與脈沖輸出電路設計 173.3.1復位電路設計 183.3.2渦街信號采集電路的設計 183.3.3液晶顯示電路的設計 183.3.4按鍵電路的設計 203.3.5脈沖輸出電路的設計 203.3.6單片機的JTAG接口電路的設計 213.4電源電路設計 21第四章 軟件設計 234.1軟件總體設計 234.2 單片機的控制程序設計 244.2.1單片機主程序設計 244.2.2渦街流量計算模塊的程序設計思想 254.2.3渦街流量計算模塊的具體軟件實現 25第五章 MSP430單片機介紹 265.1 MSP430概述 265.2 MSP430F149型單片機 275.2.1 CPU 275.2.2工作方式 275.2.3 FLASH存儲器 285.2.4時鐘模塊 285.2.5數字I/O 295.2.6看門狗定時器/計數器 29總 結 30致 31參考文獻 32附 錄 33第一章 緒 論21世紀是信息的世紀,以信息、材料和生物為主要支柱的新技術革命正將人類社會從工業化時代推向信息化時代,作為感知、采集、轉換、處理和傳輸各種信息不可缺少的檢測技術和儀表,已成為與計算機同等重要的技術而深入日常生活及生產的所有領域。隨著科學技術的突飛猛進,工業生產得到不斷發展,對檢測技術又提出了許多新的要求,而新的檢測技術和儀表的出現又進一步推動了科學技術的發展,故檢測技術的發展程度決定了科學技術的水平,換句話說檢測技術和儀表是衡量現代科學技術水平高低的一個標志。這其中,作為檢測技術重要組成部分的流量計量由于與國民經濟、國防建設、科學技術的密切關系,在經濟發展中占有重要的地位。經過不斷的努力和探索,科技工作者已開發出種類繁多、各具特色的流量儀表。按照測量方法和結構的分類方法,將流量計分成差壓式流量計、容積式流量計、流體振動式流量計、超聲流量計、質量流量計、插入式流量計、明渠流量計和其他流量計共十一大類。本課題研究的渦街流量計屬于流體振動式流量計中應用最為廣泛的一種。1.1渦街流量計概述渦街流量計是依據流體振動頻率與流速有對應關系的原理進行工作的。早在1878年斯特勞哈(Strouhal)就發表了關于流體振動頻率與流速關系的文章,斯特勞哈數就是表示渦街頻率與阻擋體特征尺寸、流速關系的相似準則。人們早期對渦街的研究主要是防災的目的。渦街流體振動現象用于測量研究始于20世紀50年代,如風速計和船速計等,60年代末開始研制封閉管道流量計——渦街流量計。70、80年代渦街流量計發展異常迅速,開發出眾多類型阻流體及檢測方法的渦街流量計,并大量生產投放市場,像這樣在短短幾年時間就到達從實驗室樣機到批量生產過程的流量計還絕無僅有。渦街流量計是一種流體振動式流量計,在流體中設置旋渦發生體(阻流體),從旋渦發生體兩側交替地產生有規律的旋渦,這種旋渦稱為卡門渦街,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列,渦街流量計通過測量其旋渦產生的頻率而實現流量計量。渦街流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器包括旋渦發生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器。按檢測方式劃分,渦街流量計可分為應力式、電容式、熱敏式、超聲式、振動式、應變式、光電式和光纖式等。其中,應力式(又稱為壓電式)渦街流量計以其響應快、信號強、工作溫度圍寬、現場適應性強、可靠性高等優點,已成為渦街流量計的主要產品類型。這種渦街流量計中,它把檢測元件受到的升力以應力形式作用在壓電檢測元件上,轉換成交變的電荷信號,經電荷放大、濾波、整形后得到旋渦信號。壓電傳感器響應快、信號強、工藝性好、制造成本低,但是對振動比較敏感。自從1969年日本橫河電機株式會社和美國Eastech公司幾乎同時推出世界上首批渦街流量計以來,渦街流量計在輕工、化工、電力、冶金、城市公用事業等領域得到了廣泛的應用。它的主要特點歸納如下:1. 輸出為脈沖頻率,其頻率與被測流體的實際體積流量成正比,它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;2. 壓力損失較小,測量圍較大,可達1:10到1:20甚至更大;3. 與差壓式流量計、浮子流量計等相比,測量精度較高,一般可達(±1%~±2%);4. 構造簡單牢固、維護方便、安裝費用較低;5. 適用圍較廣,可用于液體、氣體、蒸汽的流量測量,氣液通用;6. 在一定的雷諾數圍,輸出信號頻率不受流體物性和組分變化的影響,儀表系數僅與旋渦發生體形狀和尺寸有關,為旋渦發生體的標準化創造了條件;7. 可根據介質和現場選擇相應的檢測方法,儀表的適應性較強。但渦街流量計也存在著一定的局限性:1. 不適用于低雷諾數測量(),故在高粘度、低流速、小口徑情況下應用受到限制;2. 旋渦分離的穩定性受流速分布畸變及旋轉流的影響,應根據上游側不同形式的阻流件配置足夠長的直管段或裝設流動調整器(整流器);3. 不適用于管有較嚴重的旋轉流以及管道產生振動的場所;4. 與渦輪流量計相比儀表系數較低,分辨率低,口徑愈大愈低,一般滿管式流量計用于DN300以下。5. 兩相流、脈動流對測量有影響,在某些情況下甚至難以形成渦街,儀表無法工作 1.2渦街流量計的關鍵性問題和國外研究現狀渦街流量計本質上是流體振動型流量計,因此它對外界振動、流體的流動狀態特別敏感,如管道振動、管道流體的沖擊力以及由于流體壓力的變化、產生的隨機脈動壓力等,現場的干擾對流量測量產生很大的影響。目前,將渦街流量計用于流量測量,需要研究的關鍵性問題:一是抑制流場噪聲的影響。流場的穩定性、均勻性不僅對卡門渦街的形成和分離有影響,而且對各種敏感元件的檢測效果也有直接影響。附加的旋渦干擾了渦街信號,降低了信噪比;二是準確測量小流量。因為小流量所產生的橫向升力較小,初始信號非常微弱,易受流體沖擊振動噪聲和管道振動噪聲的影響,存在一個量程下限死區,從而造成量程比受限,小流量不能測量。例如渦街流量計的理論量程比為1:100,而目前模擬渦街流量計的量程比最大為1:10。為了改善渦街。省略部分。======================================*/#pragma vector=TIMERA1_VECTOR // Timer_A3 Interrupt Vector (TAIV) handler__interrupt void Timer_A (void){switch( TAIV ){case 2: // CCR1 {fq=fq+1000;CCR1 += 50000; // Add Offset to CCR1}break;case 4: break; // CCR2 not used case 10: break; // overflow not used}}[parse][end][/parse]袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈
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關于 畢業設計 流量計
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