基于GPRS和MSP430的无压渠道数字流量计系统硬件电路设计

发布时间：2017-10-27 19:30

  本文关键词：基于GPRS和MSP430的无压渠道数字流量计系统硬件电路设计

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【摘要】：本课题隶属于山西省科技攻关项目“城市生活污水高效处理研究——渠道数字流量计的研究与开发”。流量检测是工业、农业、化工、电力等等行业都非常重要的一个测量指标。有压管道流量检测目前检测方法众多，检测技术成熟，检测可靠性也较高。而对于无压明渠流量检测来说，由于无压状态的水流变化复杂，水质结构影响大，实现准确稳定的流量测量至今仍是难题之一。 无压状态下的流量检测需要分析清楚并掌握流体运动的规律，因为不同位置流体受到的力学影响不同，，间接测量的流量值也会不准确。目前无压水状态的流量检测研究重心侧重三个方向：1、新型流量计的研究。2、流量检测方法的改进。例如：水位-流速法。3、新型流量水槽（堰）的研究。例如：薄壁堰。 论文侧重传统流量槽（巴歇尔槽）和新型数字流量计的结合，将水流运动状态规范，使流量与液位达到稳定的比例关系，为流量测量的准确可靠提供保障。实验室自行研制的渠道数字流量计可以实现2mm精度的液位测量。内部核心处理器为MSP430单片机，控制整个系统正常巡检数据和报送数据；协调各个电路的供电及低功耗调整；整理历史数据、存储分析数据。GPRS通信和太阳能供电系统的设计，为数字流量计的能源自给、数据无拖延和实时查询提供了可靠技术方案。 本文的主要工作： （1）学习、分析和掌握无压渠道流量检测方法，选择巴歇尔水槽结合流量计进行流量测量； （2）设计渠道数字流量计内部处理电路，实现MSP430对内部时钟电路、采样频率设定、采样存储电路、休眠复位电路、传输通讯电路、电源供电电路等的协调控制。 （3）GPRS通信和太阳能供电系统的设计。 经过实验测试，该系统运行较为稳定，与超声波流量计比对测量误差较小，该流量计广泛适用于污水计量、农业灌溉和输水工程等需要测量无压渠道流量的检测。
【关键词】：无压渠道流量计 巴歇尔槽 数字流量计 MSP430 GPRS 太阳能供电
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814;TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本课题的主要研究内容13-14
• 1.4 本文的章节安排14-17
• 第二章 流量检测原理17-31
• 2.1 流量的概念17-18
• 2.2 常用流量计分类18-19
• 2.3 无压渠道流量检测方法19-24
• 2.4 文丘里槽流量测量原理24-27
• 2.5 巴歇尔槽流量测量原理27-28
• 2.5.1 巴歇尔槽外形结构27-28
• 2.5.2 巴歇尔槽流量公式28
• 2.6 系统选用的测量方法28-29
• 2.7 本章小结29-31
• 第三章 系统的总体设计及实现方案31-43
• 3.1 系统的功能31
• 3.2 系统的总体设计31-32
• 3.3 传感器的选择32-34
• 3.4 处理器的选择34-37
• 3.5 复位电路设计37
• 3.6 时钟电路设计37-38
• 3.7 存储电路设计38-40
• 3.8 电源电路设计40-41
• 3.9 系统的抗干扰设计41-42
• 3.9.1 系统干扰成因41-42
• 3.9.2 抗干扰设计42
• 3.10 本章小结42-43
• 第四章 无线通信系统的设计43-57
• 4.1 无线通信技术43-45
• 4.1.1 无线通信的定义与原理43
• 4.1.2 无线通信的分类43-44
• 4.1.3 无线通信的优缺点44-45
• 4.2 GPRS 技术45-48
• 4.2.1 GPRS 通信原理45-46
• 4.2.2 GPRS 的特点46-47
• 4.2.3 GPRS 组网方案47-48
• 4.3 GPRS 模块设计48-55
• 4.3.1 GPRS 模块的选择48-50
• 4.3.2 MC39i 芯片50-52
• 4.3.3 MC39i 电源电路设计52-53
• 4.3.4 数据通信电路设计53-54
• 4.3.5 SIM 卡电路设计54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 太阳能供电系统设计57-69
• 5.1 太阳能自供电技术57-61
• 5.1.1 自供电技术57-58
• 5.1.2 太阳能的特点58-59
• 5.1.3 太阳能光伏技术59-60
• 5.1.4 太阳能电池模型60-61
• 5.2 系统能耗分析和相关器件的确定61-63
• 5.2.1 系统相关需求量的计算公式61-62
• 5.2.2 系统能耗计算62
• 5.2.3 蓄电池的选择62-63
• 5.2.4 太阳能电池选择63
• 5.3 蓄电池充电与电量检测电路的设计63-67
• 5.3.1 充电电路设计63-66
• 5.3.2 蓄电池电压检测电路66-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 系统部分软件设计及实验分析69-79
• 6.1 系统部分软件设计69-73
• 6.1.1 系统流程图69-72
• 6.1.2 系统软件低功耗设计72-73
• 6.2 实验分析73-77
• 6.2.1 实验装置及方法73-75
• 6.2.2 实验数据分析75-77
• 6.3 本章小结77-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 7.1 论文总结79-80
• 7.2 后续研究展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程黎军;;浅议无线通信技术的发展[J];才智;2011年34期

2 宋彦;郭兵;沈艳;;嵌入式系统低功耗的软件实现方案[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年09期

3 张洋;邢峰;陆承杰;;无线通信技术的发展与展望[J];硅谷;2010年23期

4 任驹;郭文阁;郑建邦;;基于P-N结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟[J];光子学报;2006年02期

5 马s

本文编号：1104907