海底泥温快速测量技术的研究与实现

发布时间：2017-09-16 15:25

  本文关键词：海底泥温快速测量技术的研究与实现

  更多相关文章： 海底泥测温 USB通信 铂电阻PT100 C8051F320单片机

【摘要】：海底表层泥温已经成为近年来海底研究的一个重要参数,尤其在海底石油管道铺设以及防腐蚀保护方面的重要性更是不容忽视。本文所研究的技术对缩短海洋石油工程设计与铺设周期,具有重要经济价值和现实意义。本论文在分析和研究国内外海底温度测量技术的基础上,结合海底环境,以低功耗,自供电,响应快速为设计准则,从软硬件两方面分析,研究出一款以单片机C8051F320为核心的海底与陆地两用的温度测量仪表。该仪表的整体设计主要分为下位机部分和上位机部分。下位机主要实现数据的采集、处理与存储功能,上位机主要负责数据的显示与分析。本设计的温度传感器选用准确度高、测量范围大、稳定性好的铂电阻PT100。并采用误差小的三线接线机制和不平衡电桥的测量电路以及产生小电流的恒压源供电方式,来提高精确度。为了减小PT100因自身发热而产生误差,恒压源产生的电流必须小于1mA,因此需要使用放大器将电桥产生的小幅度电压放大,这里采用的是高精度低功耗的四路通道LM224放大器,使输出信号与AD转换的输入值相匹配。再通过软件将AD转换完成的数据转变为相应的温度值存储在扩展的内存FLASH中,最后通过当前最流行的即插即用的USB通信方式,将下位机采集与存储的数据上传给PC机。设计软件采用C语言,而C语言是一种结构化设计语言,支持由顶向下结构化程序设计技术,在软件开发中充分利用C语言的这种特点采用模块化程序设计方法。主程序通过调用各个模块的程序来实现数据的采集、存储与通信等的功能。USB通信的程序设计主要利用USBXPress开发包的驱动程序以及API函数、动态链接库来完成的。利用C++语言面向对象的特点,采用VC6.0集成开发环境设计上位机界面。通过仿真和测试验证了海底泥温快速测量技术的方案合理可行,对温度测量仪器仪表的发展具有一定的借鉴意义。
【关键词】：海底泥测温 USB通信 铂电阻PT100 C8051F320单片机
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P715.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 测量仪器的技术指标11
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势11-12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 2 系统设计方案14-22
• 2.1 系统分析14-19
• 2.1.1 系统可行性研究14-19
• 2.2 系统需求分析19-20
• 2.2.1 系统功能要求19
• 2.2.2 系统性能要求19
• 2.2.3 系统低功耗要求19-20
• 2.3 总体方案设计20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 系统硬件设计22-34
• 3.1 硬件设计原则22
• 3.2 单片机最小系统设计22-24
• 3.2.1 单片机系统结构22-23
• 3.2.2 单片机最小系统23-24
• 3.3 电源系统设计24-27
• 3.4 存储系统设计27-28
• 3.5 显示系统设计28-29
• 3.6 信号处理系统设计29-31
• 3.7 USB通信系统设计31-33
• 3.8 本章小结33-34
• 4 系统的软件设计34-44
• 4.1 软件总体设计34-36
• 4.2 下位机程序设计36-41
• 4.2.1 数据采集子程序36-37
• 4.2.2 数据存储子程序37-39
• 4.2.3 数据显示子程序39
• 4.2.4 下位机USB通信子程序39-41
• 4.3 上位机程序设计41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 仿真与实验44-46
• 5.1 硬件仿真44-45
• 5.2 软件仿真45-46
• 6 总结与展望46-48
• 参考文献48-50
• 致谢50-51
• 个人简历51

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本文编号：863868