明渠流量自动测量系统的研究与设计

论文摘要

为实现灌区科学用水和计划用水,采用先进的测水量水技术,是灌区现代化管理的需要和发展趋势。从国外引进的先进量水仪表虽测量精度高,但价格昂贵,难以推广使用。随着单片机技术的普及和广泛应用,利用其体积小、价格低、功能强、可靠性高等独特的优点,研究单片机技术应用于渠道量水自动化技术,开发功能先进的量水二次仪表,对实现灌区自动化和信息化管理具有重要的理论意义和应用价值。本论文根据目前灌区量水技术的发展趋势和国内实际应用的特点和要求,采用单片机技术,设计了一套用于灌区明渠量水槽的流量测量系统,该渠道量水系统应完成以下几项功能:(1)数据处理功能(2)实时时钟/日历显示功能(3)复位功能(4)系统掉电保护功能(5)数据无线自动通讯功能根据以上提出的系统功能需求,本论文确定了系统的整体思路,提出了系统的总体设计方案,完成了流量测量系统的硬、软件设计,具体工作如下:在硬件方面,从器件的选型到各主要功能模块电路部分的设计思想、工作原理都做了详细的叙述,并给出了各模块的电路连接图;主要包括:数据采集与处理模块、电源模块、时钟/日历模块、显示模块、通讯模块等。在软件方面,运用C51高级语言,采用了模块化、结构化的程序设计方法,并给出了各模块的程序设计流程图和部分程序代码。在数据采集模块中,对数据进行了数字滤波处理,避免了数据采集过程中的随机干扰。系统在硬、软件设计中,为了提高系统的可靠性和稳定性,都充分考虑了系统抗干扰措施。在硬件电路设计中,采用了看门狗芯片,使系统具有故障自动恢复功能,有效的防止了程序“弹飞”而进入“死循环”状态,从而保障了系统运行的可靠性。最后,经过调试试验证明:该流量测量系统具有测量精度高、可靠性强等特点,有着广阔的开发应用前景。另外,对论文进行了总结,同时指出了系统设计的不足和改进思路,为进一步研究打好基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究的目的与意义
• 1.2.1 大力实施节水灌溉是我国农业发展的根本出路
• 1.2.2 采用先进的测水量水技术是灌区推广节水灌溉技术的关键
• 1.2.3 加大灌区量水设施的研究和推广应用是节水农业的一项重要内容
• 1.2.4 测水量水自动化是灌区信息化建设的重要组成部分
• 1.3 我国灌区量水研究现状、存在问题及发展趋势
• 1.3.1 量水技术与设备研究现状
• 1.3.2 灌区新型量水技术和设备
• 1.3.3 我国灌区量水存在的问题
• 1.3.4 我国灌区量水的发展趋势
• 1.4 本文主要研究内容与工作
• 第二章 测量系统总体方案的设计与实现
• 2.1 明渠流量自动测量系统的基本设计思想
• 2.1.1 明渠流量自动测量系统的模块化设计
• 2.1.2 模块的连接
• 2.2 明渠流量自动测量系统实现的步骤
• 第三章 测量系统的硬件设计与研究
• 3.1 数据采集与处理模块的设计
• 3.1.1 传感器的选取
• 3.1.2 A/D 转换器的选取
• 3.1.2.1 TLC2543 的控制字格式
• 3.1.2.2 TLC2543 的转换过程
• 3.1.3 单片机的选取
• 3.2 系统供电模块的设计
• 3.3 存储器接口电路的设计
• C 总线接口简介'>3.4 I^C总线接口简介
• 3.5 实时时钟接口电路的设计
• 3.6 看门狗复位电路的设计
• 3.7 液晶显示模块的设计
• 3.8 通信接口电路的设计
• 第四章 测量系统的软件设计与研究
• 4.1 设计语言的选取
• 4.2 数据采集模块的软件设计
• 4.2.1 串口初始化程序设计
• 4.2.2 A/D 转换子程序设计
• 4.2.3 数据滤波处理
• 4.3 E2PROM 存储器读写程序设计
• 4.4 液晶显示模块的软件设计
• 第五章 抗干扰技术
• 5.1 产生干扰的原因
• 5.2 硬件抗干扰措施
• 5.2.1 干扰的抑制
• 5.2.2 印刷电路板的抗干扰措施
• 5.3 软件抗干扰措施
• 5.3.1 数字滤波法
• 5.3.2 软件陷阱技术
• 5.3.3 指令冗余技术
• 5.4 WATCHDOG 技术
• 第六章 明渠流量自动测量系统的测试与应用
• 6.1 系统调试
• 6.2 试验验证
• 6.2.1 测流原理
• 6.2.2 数据分析
• 6.3 试验结论
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介