基于无磁扫描技术的流量检测系统的研究与实现

基于无磁扫描技术的流量检测系统的研究与实现

论文摘要

随着工业生产的发展和人民生活水平的日益提高,人们对流量测量技术的要求也越来越高。不仅在工业生产的过程控制领域里,需要不断提高测量的精确性和稳定性;同时,在现代化的居民小区中,也对冷热水和气体检测的精确度、测量范围、电源功耗以及生产成本等技术指标提出了更高的要求。尽管流量测量技术日新月异,而且为了适应多种用途,各种类型的流量计也相继问世,但不论是传统的机械式检测,还是近年来的电子式检测,都或多或少地存在着一些难以克服的问题。如果能够在保证测量过程的稳定性、可靠性和低功耗的同时,有效提高检测精度,那将会给工业生产和居民的日常生活带来更多的效益和便利。鉴于此,本文以水表为例,将无磁流量扫描测量技术应用到流量检测系统中,并对其中的关键技术和软硬件设计进行了以下几方面研究。根据该系统的设计需求,研究了总体技术方案。在该系统中综合应用了嵌入式技术、无磁扫描技术和微小流量测量技术,从而使系统具有准确计量、抗磁干扰、防止滴漏的特点,并且保证了较高的稳定性和较宽的量程范围。在该方案中,将以嵌入式微处理器MSP430FW427作为主控芯片,实现流量检测的硬件系统,包括硬件平台、电源管理电路、阀门驱动电路、液晶显示电路以及无磁非接触式传感器等的开发设计。在完成软件设计的过程中,综合考虑了流量测量的具体应用背景,提出了流量检测系统软件设计的总体思路。整个设计采用“自顶向下”的独立式模块化设计方法,以保证系统的实时处理能力以及整个系统的可靠性和稳定性;结合多任务操作系统的多线程和消息队列等设计思想,完成了数据采集、状态处理、数据存储、数据显示、电源管理等各个软件功能模块,并对旋转扫描接口(SCAN IF)的过程控制状态机进行了算法上的研究。实际测试表明,将无磁扫描技术应用于流量检测系统中能够满足最初的设计需求,解决了传统检测装置在微小流量状态下未能精确计量的缺陷,具有较高的抗干扰性能,工作稳定。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题概述
  • 1.1.1 课题背景
  • 1.1.2 课题研究的意义
  • 1.2 水表检测系统的发展现状
  • 1.3 推动检测仪表发展的几项关键技术
  • 1.4 传统和新型流量检测技术
  • 1.4.1 传统的机械式流量检测技术
  • 1.4.2 新型的电子式流量检测技术
  • 1.4.3 流量检测技术存在的问题
  • 1.5 本文的主要工作及内容
  • 第2章 流量检测系统的总体方案及硬件设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 流量检测系统的基本组成
  • 2.3 系统硬件结构的总体设计
  • 2.4 水量采集模块
  • 2.4.1 流量测量的原理
  • 2.4.2 LC传感器
  • 2.4.3 水量检测采集电路
  • 2.5 主控制模块
  • 2.5.1 主控制器的选择
  • 2.5.2 CPU和存储系统设计
  • 2.5.3 旋转扫描(SCAN IF)模块
  • 2.5.4 中断与定时器资源的应用
  • 2.6 其他外围功能模块
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 流量检测系统的软件设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 开发平台的选择
  • 3.2.1 IAR集成开发环境
  • 3.2.2 仿真与调试
  • 3.3 MSP430的指令系统
  • 3.4 系统初始化及主程序设计
  • 3.5 模块化软件设计
  • 3.5.1 水量采集模块
  • 3.5.2 水量处理控制单元
  • 3.5.3 LCD显示模块
  • 3.5.4 电源管理模块
  • 3.5.5 阀门控制模块
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 系统设计中的关键技术和功能扩展
  • 4.1 引言
  • 4.2 系统软件架构的实现——RTOS
  • 4.3 流量检测系统的高精度计量
  • 4.3.1 无磁扫描技术
  • 4.3.2 微小流量测量技术
  • 4.4 系统功能扩展
  • 4.4.1 数据通信
  • 4.4.2 IC卡的应用
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 总结与展望
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 进一步研究展望
  • 参考文献
  • 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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