论文题目: 基于嵌入式系统的超声波流量计设计
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 何青
导师: 刘教瑜
关键词: 超声波流量计,嵌入式系统,数字鉴相器,自增益电路
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,随着国民经济的发展,我国水资源也越来越珍贵,相应的,对水量测量仪器的精度的要求也就越来越高。无论工业生产中还是城市生活用水中,对于水流量的测量,都需要高精度、操作简便、成本低的测量仪器。特别是工业中对一些具有腐蚀性的液体的流量测量,普通的流量计根本无法测量。而超声波流量计采用非接触式测量方法,能解决这类问题。 超声波流量计根据超声波在流动的流体中传播的过程中会有流体的流速信息这一原理,再通过简便、可靠的信号处理方法,把这个流速信息转换成流量信息。超声波流量计与以往传统的流量计相比,具有所要求的费用低,安装简便,不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力等优点,是一种非常理想的节能型流量计。然而,由于超声波流量计只是在近几十年才出现的一种新型仪表,还有很多地方不完善,没有得到普遍的应用,因而在科学技术迅速发展的今天,非常值得去进行研究,这是本文选题的一大因素。 论文介绍了超声波流量计的测量原理、硬件结构以及相应的软件设计方法。在设计中,为了提高超声波流量计的测量精度和可靠性,需要在设计的时候采用新型的检测控制芯片和新的检测理论。采用嵌入式设计方法。与普通的CPU芯片ARM芯片的处理速度更快,具有更强的数据处理能力。采用数字鉴相技术来测量超声波的传播时间。系统中对数据信号的处理,除了常规的滤波电路外,还采用了自动增益放大电路,来提高信号的可靠性。经过滤波放大后的超声波信号,经过开窗处理,从中选择出合理的一组信号作为检测的有效信号,来进行鉴定相处理,检测时差。对超声波信号的处理电路,数字部分大都集成在Xilinx公司生产的XCR3128的CPLD芯片内部。这样使得大量的系统逻辑电路被集成,减少了分立元件的数量,系统的结构得到简化。分频电路也集成在芯片内部。由于系统的简化,系统的抗干扰能力大为提高,可靠性更强。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 相关技术的国内外研究现状
1.3 超声波流量计相比与普通传统流量计的优势
1.4 超声波流量计的种类及国内外现状
1.5 论文研究的目的和主要内容
第2章 超声波流量计的相关知识
2.1 超声波流量计的发展史
2.2 超声波和超声波换能器的基本特性
2.3 超声波流量计的主要测量方法
2.4 时差式超声波流量计的声学测量原理
2.5 嵌入式超声波流量计的测量步骤
2.6 本章小结
第3章 超声波流量计的系统总体设计
3.1 系统概述
3.2 流最计主机框图
3.3 系统主要性能指标预定
3.4 超声波流量计的几个关键技术的实现
3.5 本章小结
第4章 超声波流量计的硬件构成
4.1 ARM嵌入式简介
4.2 ARM微处理器的寄存器结构：
4.3 S3C4480芯片简介
4.4 ARM嵌入式系统的硬件设计
4.4.1 电源电路
4.4.2 时序时钟电路
4.4.3 复位电路
4.4.4 FLASH存储器接口单元
4.4.5 SDRAM接口单元
4.4.6 RS232串行接口电路
4.4.7 JTAG接口电路：
4.5 信号处理电路中的放大和滤波电路设计
4.6 超声波流量计中自增益控制电路(AGC)的功能及原理
4.7 CPLD电路设计
4.7.1 CPLD芯片的优势、特点和设计思想
4.7.2 CPLD中数字鉴相器的设计
4.7.3 分频器的设计
4.7.4 开窗技术在CPLD中的实现
4.8 超声波流量计中泵升电路功能和原理
4.9 本章小结
第5章 超声波流量计的软件系统构成
5.1 嵌入式操作系统的简介及特点
5.2 嵌入式操作系统的内核运行方式
5.3 嵌入式操作系统的进程调度和多进程处理
5.4 嵌入式操作系统任务的创建
5.5 嵌入式操作系统的启动代码
5.6 嵌入式操作系统的异常向量和中断向量
5.7 超声波流量计程序设计
5.7.1 按键显示程序设计
5.7.2 实时时钟模块程序设计
5.7.3 串口通讯程序设计
5.7.4 输入输出程序设计
5.7.5 测量模块
5.8 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-07-11
参考文献
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