水力学实验仪器开发与管理系统的研制

水力学实验仪器开发与管理系统的研制

论文摘要

本文提出了以PC机为平台的水力学实验仪器及其管理系统的设计方法,分析了当前水力学系统测量仪器的缺点,详细阐述了运用单片机技术、多机通信技术和数据库技术实现的操作简便、安全的水利学实验系统的设计思想及设计过程。除此以外,在微弱直流信号放大以及双积分A/D的控制方面提出了创新,提高了水力学实验仪器的测量精度和抗干扰能力。论文由实验仪器的开发和管理系统的研制两大部分构成。结合水力学的基本理论及其数学模型,确定了测量系统需要测量的主要参数及实验装置的总体设计方案,提出双积分A/D控制的新方法,完成了实验测量仪器的硬件及软件设计。管理系统中介绍了应用多机通讯技术,实现测量系统的计算机管理与控制的方案,包括通信网络的软硬件构成和基于数据库技术的系统软件设计。大量实验表明,该套水力学实验仪器及其管理系统的应用,可以自动地完成数据测量、数据传输、数据处理、数据管理和报表打印等各项任务,操作方便快捷,大大提高了实验效率,减小了实验操作人员的主观误差和劳动强度;实验数据可靠,测量过程仪器性能稳定,智能化程度高;除此以外,对其它实验设备的完善和改进具有一定的借鉴意义。

论文目录

  • 前言
  • 1 课题综述
  • 1.1 基于单片机的智能仪器发展概况
  • 1.2 管理系统在智能仪器中的应用
  • 1.2.1 网络技术在智能仪器中的应用
  • 1.2.2 数据库技术在智能仪器发展中的应用
  • 1.3 课题来源及意义
  • 1.4 课题要求
  • 1.5 小结
  • 2 数学模型的建立与实验介绍
  • 2.1 建立数学模型的三个水力学方程
  • 2.1.1 流量计算公式
  • 2.1.2 能量方程
  • 2.1.3 水流连续性方程
  • 2.2 文丘里试验
  • 2.2.1 实验介绍
  • 2.2.2 数学模型
  • 2.2.3 实验装置
  • 2.3 流动形态的雷诺试验
  • 2.3.1 实验介绍
  • 2.3.2 数学模型
  • 2.3.3 实验装置
  • 2.4 管道沿程阻力实验
  • 2.4.1 实验介绍
  • 2.4.2 数学模型
  • 2.4.3 实验装置
  • 2.5 孔口出流实验和管咀出流实验
  • 2.5.1 实验介绍
  • 2.5.2 数学模型
  • 2.5.3 实验装置
  • 2.6 小结
  • 3 单片机测量系统硬件设计
  • 3.1 硬件原理图
  • 3.2 硬件设计分析
  • 3.2.1 电源设计
  • 3.2.2 称重传感器电路的设计
  • 3.2.3 差压传感器
  • 3.2.4 仪器放大电路的设计
  • 3.2.5 模拟开关的控制
  • 3.2.6 A/D转换电路
  • 3.2.7 单片机的选择
  • 2C存储器'>3.2.8 I2C存储器
  • 3.2.9 显示电路的设计
  • 3.2.10 键盘电路的设计
  • 3.2.11 串口电路的设计
  • 3.3 系统抗干扰能力的研究
  • 3.3.1 干扰对单片机系统的影响
  • 3.3.2 测量系统硬件抗干扰措施
  • 3.4 小结
  • 4 单片机测量系统软件设计
  • 4.1 仪器键盘软件设计
  • 4.1.1 键盘的读取与控制
  • 4.1.2 键盘功能介绍
  • 4.2 测量系统流程图
  • 4.2.1 测量系统总体流程图
  • 4.2.2 测量程序流程图
  • 2C存储器存储和读取数据模块的设计'>4.2.3 对I2C存储器存储和读取数据模块的设计
  • 4.2.4 校准程序流程图
  • 4.2.5 删除纪录程序流程图
  • 4.2.6 浏览数据程序流程图
  • 5 通信网络的组建
  • 5.1 通信网络的硬件结构
  • 5.1.1 R5232串行接口电路
  • 5.1.2 R5485串行接口电路
  • 5.2 通信网络的软件结构
  • 5.2.1 单片机主机与从机之间通讯程序的编写
  • 5.2.2 单片机主机与 PC机的通信
  • 5.2.3 PC机与单片机的通讯
  • 5.3 小结
  • 6 测量系统误差分析与评价
  • 6.1 质量参数的误差评价
  • 6.1.1 测量精度的影响因素
  • 6.1.2 实验结果分析及综合评定
  • 6.2 系统评价及小结
  • 7 实验管理系统
  • 7.1 功能概述
  • 7.2 管理系统的数据库结构
  • 7.2.1 数据库概念模型的建立
  • 7.2.2 数据库数据结构的设计
  • 7.3 应用程序的开发
  • 7.4 小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者发表论文情况
  • 相关论文文献

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