基于MSP430系列单片机气体流量积算仪的研究
流量检测中MSP430单片机的应用分析
0 引言对于传统流量检测系统而言，其多数选用的是电磁传感器，而电磁传感器易受外界磁场的影响而导致流量计量的不正确，MSP430单片机作为一种超低功耗的16位混合信号处理器，其在流量检测中的应用得到了越来越广泛的应用，因此，本文重点就基于MSP430单片机的流量检测仪的设计进行了研究。
1.以MSP430单片机为基础的流量检测仪的工作原理分析考虑到流量检测仪低功耗等方面的特性，控制器选用的为MSP430F149,具体而言，此流量检测仪的工作原理如下：当液体经过流量检测仪的过程中，检测仪内部的旋转磁盘进行转动，因而旋转磁盘上所设置的磁钢会触发传感器，并使其发出极为微弱的电信号，通过将此信号进行逐级放大和滤波之后，信号通过输出进入到检测仪的CPU中，CPU计数器对其进行输入，而后系统周期对脉冲个数进行读取，并借助于相应的软件对流量进行计算，后经处理形成所谓的差动信号，此差动信号以脉冲的形式传送至显示器中进行显示，这样其参数及流量信息可通过MSP430F149的I/O接口进行输入/输出。
2.基于MSP430单片机的流量检测仪的设计分析2.1 电路的设计流量检测仪的控制器采用的是TI公司所生产的MSP430149单片机，通过对流量检测仪的几个主要功能模块进行设计，系统的具体结构如图1所示。
1）温度检测模块，此模块主要包括了温度传感器与差动放大器，此模块通过温度传感器将信号传送至差送放大器中，信号经放大后输入至MSP430F149之中，经单片机的A/D 转换口对信息及数据进行相应的处理及保存。
本系统所采用的温度传感器其热电阻为PT100.2）流量检测模块，此模块包括流量传感器与整形电路，当一定量的液体经过传感器时，传感器会产生脉冲，这样，通过所得脉冲数即可进行流量的计算。
系统所采用的流量传感器为WG系列的韦根传感器，其原理如下：传感器中的合金材料具有磁性双稳态功能，这样受到外磁场激发后，其磁化方向会瞬间进行翻转，并在检测线圈中产生电信号，从而实现了磁电之间的转换。
基于MSP430单片机的气体涡轮流量计设计
河北工业大学硕士学位论文基于MSP430单片机的气体涡轮流量计设计姓名：张凌华申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：梁秀霞20080501河北工业大学硕士学位论文基于MSP430单片机的气体涡轮流量计设计摘要流量测量在工业生产、能源计量、环境保护、交通运输、生物技术、军事工程和科学研究等领域占据重要位置，因此，流量测量仪表的研究和开发应用有着深远的意义。
涡轮流量计是流量测量仪表中不可缺少的一员，随着现代计算机技术的发展而不断发展和完善。
按照模块化设计方法，将系统硬件部分分为不同的功能模块分别进行设计。
本着小型化、智能化的原则，设计中采用TI公司的高性能、微功耗MSP430F147单片机作为控制核心，实现了气体流量的实时补偿，提高了仪表的测量精度。
在外围器件选型和软件编制过程中进行低功耗设计，极大地降低了仪表的功耗，使流量计具有较高的可靠性。
通讯方面可以选择R485和HART总线方式，方便了仪表与上位机的连接。
LCD显示和键盘方便了用户的操作。
软件部分采用了模块化的编程，介绍了各模块的实现方法，最后组合起来进行调试.通过试验，本系统初步达到了流量计量的目的，系统的结构合理，功能完善，硬件和软件设计达到了预期要求。
关键词：涡轮流量计，MSP430，流量补偿，HART总线，压力传感器i基于MSP430单片机的气体涡轮流量计设计iiDESIGN OF GAS TURBINE FLOWMETERBASED ON THE MSP430ABSTRACTFlow measurement occupy an important position in industrial production, energymeasures, environmental protection, transportation, biotechnology, engineering,military science and other fields.Therefore,there are far-reaching significance research and development applications in flow measurement instrument.Turbine Flowmeter is an indispensable instrument,which are continuously developed and improved with the development of modern computer technology. System hardware were designed through divided into different functional modules. Through use of TI's MSP430F147 microcontroller as the core, make the gas compensation in real-time and improve the accuracy of the measurement. In the course of design, reduce the power consumption of the instrument greatly, and make the flowmeter have a high reliability.It bouth has R485 and the HART bus, so connect to PC very conveniently. User can operate the turbine flowmeter easily, through LCD display and keyboard. Introducting the method of the module that how to Implementat and combination of debugging finally.The experiments result has showed that the system has the features of rational structure and perfect function.KEY WORDS:turbine flowmeter, MSP430, flow compensation, HART bus, pressure sensor河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1-1引言在物资量计量领域中，流体流量的检测与控制是各行各业加强物料管理、能源管理，进行物资交接、财务结算，经济核算，效益分析与评价及至决策的重要依据；也是企业监控生产过程，使其保护优质、高效、安全、平稳运行和改善环境的重要手段。
基于MSP430的智能流量积算仪的设计
基于MSP430的智能流量积算仪的设计
林志坚;沈萌红
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2006(023)003
【摘要】设计了一种以MSP430F149单片机作为控制核心,辅以实时时钟、数据存储、打印输出、模拟控制量输出、小键盘、液晶显示、及带串行通信远程抄表的智能流量积算仪表.给出了系统的框架原理图、各功能部件的硬件电路设计和软件流程图及部分源程序.
【总页数】4页(P26-29)
【作者】林志坚;沈萌红
【作者单位】浙江大学,机械设计研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,机械设计研究所,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1;TH814
【相关文献】
1.基于MSP430单片机的标准孔板智能流量积算仪 [J], 阮越广;宋开臣
2.基于MSP430超低功耗罗茨流量积算仪的开发 [J], 郑彤;姜印平;李艳文;闫宗魁
3.基于MSP430罗茨气体流量积算仪的设计与实现 [J], 刘克虎;周杏鹏
4.基于MSP430的天然气压缩因子实时补偿流量积算仪 [J], 郑永军;刘洁;李文军
5.基于MSP430单片机的智能型流量积算仪 [J], 李亚南;姜印平;李志丹
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基于MSP430的移动式高精度涡街流量计的设计
㊀２０２０年㊀第６期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２０㊀Ｎｏ．６㊀收稿日期：２０１９－１１－１８基于ＭＳＰ４３０的移动式高精度涡街流量计的设计李庆勇，王洪君（山东大学，山东济南㊀２５０１００）㊀㊀摘要：针对传统流量计存在精度低㊁适应性不强以及结构复杂等缺点，设计了一种高精度便携式涡街流量计㊂系统以低功耗处理器ＭＳＰ４３０为控制核心，利用 卡门涡街 原理实现流量的测量，利用压电传感器实现待测流体频率的测量，通过传感器组测量待测管道中流体的温度㊁压力值，采用ＩＡＰＷＡ－ＩＦ９７公式来补偿待测流体的密度，最终计算出待测液体的流量值㊂实际测试结果表明，系统能有效地测出待测管道中的液体流量，且测量精度高，误差小于１％㊂关键词：高精度；便携式；涡街流量计；ＭＳＰ４３０中图分类号：ＴＰ９３４㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２０）０６－００４７－０３ＤｅｓｉｇｎｏｆＭｏｂｉｌｅＨｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎＶｏｒｔｅｘＦｌｏｗｍｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＭＳＰ４３０ＬＩＱｉｎｇ⁃ｙｏｎｇ，ＷＡＮＧＨｏｎｇ⁃ｊｕｎ（ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｍｅｔｅｒ，ｓｕｃｈａｓｌｏｗｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｗｅａｋａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃ⁃ｔｕｒｅ，ａｋｉｎｄｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｏｒｔａｂｌｅｖｏｒｔｅｘｓｔｒｅｅｔｆｌｏｗｍｅｔｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｏｏｋｔｈｅｌｏｗ⁃ｐｏｗｅｒｐｒｏｃｅｓｓｏｒＭＳＰ４３０ａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｏｒｅ，ｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ ｋａｍｅｎｖｏｒｔｅｘｓｔｒｅｅｔ ，ａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｓｅｎｓｏｒ．ＬＡＰＷＡ－ＩＦ９７ｆｏｒｍｕｌａｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｓｔｈｅｆｌｏｗｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｉｓｈｉｇｈ，ｔｈｅｅｒｒｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｐｏｒｔａｂｌｅ；ｖｏｒｔｅｘｆｌｏｗｍｅｔｅｒ；ＭＳＰ４３００㊀引言现今用于工业测量的流量仪表种类繁多，按照测量方式的不同可以分为以下四大类：差压式流量计㊁容积式流量计㊁超声波流量计和流体振动式流量计㊂而本文研究的涡街流量计属于流体振动流量计的一种，涡街流量计因具有压力损失小㊁可靠性高㊁适应性强和量程比宽等优点，得到了越来越广泛的应用㊂但是涡街流量计也存在一定的缺点，比如在低流速㊁小流量等情况下，容易受到多种噪声的干扰，测量精度较低㊂为了克服这些弊端，本文设计了一种便携式高精度的涡街流量计㊂系统采用低功耗微处理器ＭＳＰ４３０作为系统的控制核心，利用ＩＡＰＷＡ－ＩＦ９７公式对流体进行密度补偿，提高系统的测量精度㊂采用看门狗软件㊁电源监控㊁软件滤波等方式来提高系统的稳定性㊂通过实验验证和数据分析，证明了设计的涡街流量计具有较高的测量精度和可靠的稳定性，达到了设计的预期㊂１㊀涡街流量计测量原理涡街流量计检测的原理是 卡门涡街原理 ，具体就是在流动的流体中放置一根与流向垂直的非流线型流体，称之为漩涡发生体（阻流体），漩涡发生体两侧的流体流动的速度逐渐加快，雷诺数Ｒｅ也逐渐增大，当Ｒｅ达到４０左右时，就会在漩涡发生体下游产生两列旋转方向相反㊁平行参差排列的涡列，称之为 卡门涡街 ㊂当涡街稳定时，涡街频率ｆ与组流体两侧的平均流速ｖ之间的关系为ｆ＝Ｓｔｖｄ（１）式中：Ｓｔ为斯特罗哈尔数，它是一个无量纲常数；ｄ为阻流体的最大宽度㊂由式（１）可知，涡街频率ｆ与流体的平均流速成正比，因此涡街频率ｆ与流体的体积流量Ｑ也成正比，利用该种方法就可以测得管道内流体的流量㊂当通过检测元件测得涡街频率ｆ，流体的体积流量可以表示为㊀㊀㊀㊀㊀４８㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＪｕｎ．２０２０㊀Ｑ＝Ｓｖ＝ＳｍｄｆＳｔ（２）式中：Ｓ为管道截面积；ｖ为旋涡发生体两侧的平均流速；ｍ为漩涡发生体两侧流通面积与管道截面积之比㊂由式（２）可知，Ｓ㊁ｍ㊁ｄ㊁Ｓｔ为给定的已知量，只需测得涡街频率ｆ就可以得到待测流体的体积流量㊂２㊀涡街流量计硬件设计涡街流量计的硬件设计主要包括涡街频率采集电路㊁温度采集电路㊁压力采集电路以及数据处理电路等㊂由压电传感器来采集漩涡发生体两侧流体的频率，再经过电荷放大器及滤波器之后得到光滑的数据曲线，利用ＭＳＰ４３０内部的脉冲计数器实现涡街频率ｆ的采集，采用ＦＦＴ变换采集低流速时漩涡发生体两侧流体的频率，通过温度㊁压力传感器采集流体的温度㊁压力数据来补偿待测流体的密度，以此来提高系统的测量精度㊂系统硬件框图如图１所示㊂图１㊀系统硬件框图２．１㊀压电式涡街传感器数据采集电路压电式涡街传感器是由应用膜片和压电晶体组成，实际检测时将涡街传感器放置在漩涡发生体后，当漩涡发生体附近产生漩涡时，就会在涡街传感器表面产生一个交替的升力，该升力的频率与漩涡的频率相同㊂压电式涡街传感器将应变力产生的信号转换为相应的电荷信号，产生的电荷信号的频率与漩涡的频率相同，因此通过压电式涡街传感器将流体在漩涡体两侧产生的漩涡频率信号转换为可被测量的电荷信号㊂由于压电式涡街传感器输出的信号中含有各种噪声信号，且信号幅值较小，约几十ｍＶ，为了有效地提取信号的频率信息，需要对传感器输出的信号进行放大和滤波㊂系统利用高精度㊁低失调电压的运算放大器ＴＬＶ２２５４，其常用于放大压电式传感器输出的微小信号，电路图如图２所示㊂将图２中的Ｃｏｎｎｅｃｔ＋㊁Ｃｏｎｎｅｃｔ－接入压电式传感器的２个输出线，利用双端输入的差动电荷放大器来放大传感器的输出信号，其中Ｃ３４＝Ｃ３３㊁Ｒ４３＝Ｒ４２㊂传感器输出的信号类似于交变的正弦波信号，Ｃ３１㊁Ｃ３２滤除信号中的直流信号，电容Ｃ３４㊁Ｃ３３两端并联反馈电路提图２㊀传感器数据采集电路供稳定的直流工作点，抑制放大器的零漂㊂２．２㊀低通滤波及限幅放大电路在对传感器信号进行放大的同时也把噪声信号放大了，因此需要对此信号进行滤波处理，系统设计了二阶低通滤波器来滤除系统中的高频干扰，采用限幅放大器对低通滤波器输出的信号进行箝位，提高信噪比㊂电路图如图３所示㊂图３㊀低通滤波及限幅放大电路由ＡＤ８１７组成的二阶有源滤波器用于滤除信号中的高频干扰，ＡＤ８６１０及其阻容器件组成的限幅放大电路用于进一步调整信号㊂ＡＤ８６１０的反馈部分并联一个反馈电阻Ｒ４９和电容Ｃ５０进一步滤波信号中的干扰，反向输入端并联２个二极管Ｄ１㊁Ｄ２㊂当反向端的输入信号高于二极管的门坎电压时，信号直接从二极管流过；当输入信号小于二极管的门坎电压时，信号经过反馈电阻Ｒ４９㊁Ｒ４８放大一定倍数后再输出㊂因此经过限幅电路后输出的信号已不再是正弦波信号，而是方波信号㊂最后利用ＭＳＰ４３０定时器的脉冲捕获模式获取方波的信号的频率，该频率就是涡街频率㊂２．３㊀温度测量电路为了进一步提高系统的测量精度，需要根据流体的温度㊁压力值实时地对流体的密度进行补偿㊂在温度测量上，选用高精度㊁宽量程的温度检测传感器Ｐｔ１０００，其测温范围在－２００ ８５０ħ之间，且灵敏度高，非常适合本系统的测量要求㊂在Ｐｔ１０００温度检测上采用恒压源供电电桥测量电路，电桥的输出电压与所测温度成正比，最终利用ＭＳＰ４３０内部的Ａ／Ｄ转换㊀㊀㊀㊀㊀第６期李庆勇等：基于ＭＳＰ４３０的移动式高精度涡街流量计的设计４９㊀㊀器采集电桥的输出电压计算得到所测温度值㊂硬件电路图如图４所示㊂图４㊀温度检测电路如图４所示，Ｐｔ１０００温度测量电路用的是电桥测量法，其中Ｒ５２㊁Ｒ５３㊁Ｒ５４均为精密电阻，Ｐｔ１０００与这３个电阻组成电桥，当电桥平衡时系统输出为０，当温度变化时，Ｐｔ１０００传感器内部的电阻就会变化，此时电桥平衡被破坏，电桥输出不为０㊂通过仪用放大器ＩＮＡ３２１来采集电桥输出的电压信号，通过电阻Ｒ５５㊁Ｒ５６来调整放大的增益，最终将电桥输出信号调整在０ ３．３Ｖ之间，这样便于直接利用ＭＳＰ４３０内部的Ａ／Ｄ转换器采集，最终计算得待测流体的温度㊂２．４㊀压力测量电路压力测量电路与温度测量电路类似，都是采用仪用放大器ＩＮＡ３２１来采集传感器输出的电压信号㊂由于管道内的压力小于３．５ＭＰａ，因此本系统最终选择１５４ＣＶ型压力传感器，其压力测量范围在０ ３．５ＭＰａ之间，工作温度为－４０ １２５ħ，各项参数非常适合本系统的测量需要㊂传感器采用ＤＣ３．０Ｖ供电，传感器将收到的压力信号成比例地转换为相应的电压信号，再利用ＭＳＰ４３０内部的Ａ／Ｄ转换进行采集，最终计算得到压力值，压力测量电路图如图５所示㊂图５㊀压力检测电路当检测到待测流体的温度㊁压力值后，利用ＩＡＰＷＡ－ＩＦ９７公式计算待测液体密度对待测流体进行密度补偿，进一步提高系统的测量精度㊂３㊀涡街流量计软件设计系统软件采用Ｃ语言编写，开发工具采用的是ＩＡＲＥｍｂｅｄｄｅｄＷｏｒｋｂｅｎｃｈＥＷ４３０，它是一款专为ＭＳＰ４３０系统单片机设计的高效Ｃ语言编译器，符合ＡＮＳＩ标准㊂系统软件主要包括Ａ／Ｄ采样程序㊁ＦＦＴ变换程序㊁定时器中断程序以及ＭＳＰ４３０最小系统程序等㊂系统上电后，首先执行各个传感器复位操作，当数据处理电路将传感器输出的信号进行放大滤波处理后，利用ＭＳＰ４３０内部的Ａ／Ｄ转换器进行模数转换，计算得到相应的涡街频率㊁温度㊁压力等数值㊂在低流速时，通过对压电式涡街传感器的输出信号进行ＦＦＴ变换，以便准确地获得涡街频率，提高系统检测精度㊂系统软件流程图如图６所示㊂图６㊀系统软件流程图４㊀实验数据分析为了进一步验证系统检测的准确性及稳定性，搭建如图７所示的测量系统㊂其中实验的管道的口径为２５ｍｍ，稳压水源用于产生不同流量的流体，产生的流体流量的范围在１ ２０ｍ３／ｈ之间㊂实际试验时，利用称重传感器对标准仪表进行校准，提高系统的检测精度，将标准仪表测得的数据与本文设计的涡街流量计测得的数据进行对比，以此验证系统测量的准确性㊂图７㊀实验装置示意图通过调节稳压水源和总阀门的开度来调整管道中流体的流量，当设定好流量之后，在同流量情况下，利用涡街流量计采集３次数据，每次间隔１ｍｉｎ，比较３次数据的波动情况，以此来说明系统的重复性㊂最终将标准仪表测得值与设计的涡街流量计测得数据进行对比，实验数据如表１所示㊂由表１测试数据可知，系统具有良好的重复性，在同一点测量３次的结果基本保持一致，系统测量的相对误差小于１％，具有较高的测量精度，满足系统的设计要求㊂（下转第６２页）㊀㊀㊀㊀㊀６２㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＪｕｎ ２０２０㊀过逆变器转换后的电压及电流等部分数据㊂通过该界面可以查询光伏电站的历史监控状态㊂图８㊀历史数据查询界面５㊀结论本文提出的基于ＬｏＲａ的物联网光伏电站监控系统，实现了对光伏电站的远程监测㊂通过对数据的实时监测，能够及时发现故障并进行检修，对于保障光伏电站的正常运行及实现电网智能化重要意义㊂该系统具有低功耗，传输距离远㊁可拓展性强，可以根据不同需要应用于其他领域㊂参考文献：［１］㊀曾祥军，李凤婷．光伏电站接入系统方案分析［Ｊ］．电测与仪表，２０１６，５３（１）：８４－８９．［２］㊀罗乐．基于物联网的太阳能发电监测系统的设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１８（１１）：１０４－１０７．［３］㊀薛家祥，龚普，吴坚．基于无线通信和Ａｎｄｒｏｉｄ手机的光伏监控系统的实现［Ｊ］．自动化与仪表，２０１６，３１（１０）：２８－３１．［４］㊀黄敏，徐菲，刘珺．基于云计算与物联网的风力发电智能监测系统研究［Ｊ］．可再生能源，２０１７，３５（７）：１０３２－１０３６．［５］㊀陈同浩，刘永成，罗鹏．基于ＺｉｇＢｅｅ的分布式光伏发电监控系统的设计与实现［Ｊ］．自动化技术与应用，２０１７，３６（１０）：７３－７６．［６］㊀陈同浩，刘永成，李坤．基于ＧＰＲＳ的工业废气远程监测系统的设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１８（６）：６８－７５．作者简介：韩文征（１９９４ ），硕士研究生，主要研究领域为电力系统及其自动化㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：５４２０８０１４３＠ｑｑ．ｃｏｍ姚晓东（１９６９ ），硕士生导师，主要研究方向为智能控制㊁物联网㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：１５９０５８１４３３３２＠１６３．ｃｏｍ（上接第４９页）表１㊀测试数据标定流量值／（ｍ３㊃ｈ－１）标准仪表测得值／（ｍ３㊃ｈ－１）涡街流量计测得值／（ｍ３㊃ｈ－１）偏差／（ｍ３㊃ｈ－１）平均相对误差／％３３．０１３．０２０．０２３．０１３．０３０．０３３．０１３．０２０．０２０．７８５５．０２５．０３０．０３５．０１５．０２０．０２５．０１５．０４０．０４０．６８８．０４８．０７０．０７８．０５８．０５０．０５８．０４８．０５０．０５０．７１１２１２．０８１２．１００．１１２．０７１２．０８０．０８１２．０７１２．０９０．０９０．７５１６１６．１０１６．１２０．１２１６．１０１６．１３０．１３１６．１０１６．１００．１００．７３５㊀结束语本文设计了一种高精度的涡街流量计，其创新点就是采用温度传感器和压力传感器来采集管道内待测流体的温度㊁压力值，再利用ＩＡＰＷＡ－ＩＦ９７公式补偿待测液体的密度，来提高系统的测量精度；为了解决低流速时系统测量精度低的缺点，利用ＦＦＴ变换算法对低流速时传感器输出的信号进行处理，解析出低流速时的涡街频率㊂实际测试结果表明，系统能有效地测出待测管道中的液体流量，且测量精度高，误差小于１％㊂参考文献：［１］㊀刘建军．基于ＵＳＢ总线的低功耗数字涡街流量计手操器研究［Ｄ］．天津：天津大学，２０１１．［２］㊀刘子夫，冯兆宇，任泓．涡街流量计选型及使用中的特殊性［Ｊ］．自动化与仪器仪表，２０１７，３７（Ｓ１）：１－３．［３］㊀许伟，徐科军，汪春畅，等．基于恒定磁场的数字式电磁涡街流量计［Ｊ］．电子测量与仪器学报，２０１８，３２（３）：６７－６９．［４］㊀章圣意，黄咏梅．基于耦合随机共振的涡街信号检测方法研究［Ｊ］．自动化仪表，２０１８，６２（７）：４５－４８．［５］㊀郝松．基于数字陷波技术的涡街流量计抗管道振动的试验研究［Ｊ］．计量技术，２０１８，６１（４）：２３－２５．［６］㊀舒张平．面向特殊需求的涡街流量计关键技术研究［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，２０１７．［７］㊀杜克奎．基于ＡＲＭ的多参数自适应气体涡街流量计的设计［Ｄ］．天津：天津工业大学，２０１６．［８］㊀刘伟炜．标定介质对流量计仪表系数的影响［Ｊ］．电子测试，２０１８，２５（Ｓ１）：３３－３６．［９］㊀汪春畅，徐科军，许伟，等．电磁式涡街流量计测量含气导电液体流量研究［Ｊ］．电子测量与仪器学报，２０１８，３２（１）：７１－７３．［１０］㊀赵作霏．基于三轴加速度计的涡街抗振研究［Ｄ］．天津：天津大学，２０１６．［１１］㊀杜鹏．涡街流量计涡脱频率的数值模拟［Ｄ］．秦皇岛：东北石油大学，２０１５．［１２］㊀彭能，李斌，曹毅杰，等．大口径涡街流量计漩涡频率检测仿真的研究［Ｊ］．工业控制计算机，２０１７，３０（８）：６７－６９．作者简介：李庆勇（１９８１ ），硕士，工程师，主要研究方向为计算机技术，网络管理，安全管理，资产管理，大型设备管理，实验室管理㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｑｉｎｇｙｏｎｇ１９８１０１＠１６３．ｃｏｍ王洪君（１９６３ ），博士，教授，主要研究方向为嵌入式系统应用，集成电路设计，数字信号处理，计算机网络，微机原理，单片机原理及应用等㊂。
基于MSP430的新型智能流量计设计
数据链路层的功能是提供可靠的无线数据传输。发送数据 时， 将应用层发来的比较长的数据帧拆分为短的数据帧， 并加上 包头和校验和， 重新打包后发送出去。接收数据时， 将接收到的 数据解包并重新组合成完整的长数据， 移交给应用层。
因为协议是分层的， 相邻层之间的联系只是调用发送 接收函数， 因此实现了各层是独立的。更换仪表或更换无 线传输模块所需做的改动都不会影响其他层， 提高了系统 的灵活性。
Ｎｅｗ Ｓｍａｒｔ Ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＰ４３０
Ｇｅ Ｚｈｅｎｙｉｎｇ Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ－ ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｍａｉｎｌｙ ｂｙ ｓｉｎｇｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｆｌｏｗ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔｓ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ－ ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ＲＳ４８５ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ． ＮＲＦ４０１ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃａｎ ｐｅｒｆｏｒｍ ｌｏｎｇ－ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｐｙ ａｎｄ ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓｉｎｇｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ， ｓｍａｒｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ， ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ－ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
基于msp430单片机流量计的设计
基于msp430单片机流量计的设计第一章绪论1、课题研究意义中国的水工业行业是一个新兴行业。
基于该行业的发展现状和我国水资源现状，相关市场对各类水工业行业相关设备的需求将是巨大的。
而作为重要的检测设备之一，流量计在供水和排水，尤其是废水处理领域的作用更是不容小觑。
实现21世纪现代化城市的宏伟蓝图，必须高度重视和合理保护水资源及计划用水、节约用水，这对于我国的社会经济可持续发展具有重大的现实意义和深远的影响。
节约用水的根本目的是提高城市的合理用水水平，减少新水的取用和不必要的排放。
提高人民群众生活用水的质量，切实保护我们赖以生存的水资源环境，首先是宏观节约水资源，保证国民经济建设，增强人们科学用水、计划用水、节约用水的自觉性。
在全社会真正形成一个水资源可持续利用的良好环境，造福人类，造福子孙后代。
随着我国对水工业行业的重视程度提高以及各类相关法律法规的颁布，各类相关工程项目相继启动，流量计市场的潜量是巨大的。
液体流量计产品的生产和研发的技术水平较高。
上世纪50年代末期，流量计开始应用于我国工业生产，在70和80年代期间，发展迅速。
2、流量计发展趋势及市场前景2008年全球流量计的市场规模达到28.3亿美元，较2007年增长约3.9%。
据预测，到2013年，全球流量计市场规模将达到34.8亿美元。
2008~2013年的年均复合增长率会达到4.2%。
面临激烈的竞争环境，以及为了应对全球节能减排的诉求，各个行业用户更加关注生产工厂的运行效率，尽可能降低能耗，以提高竞争力。
因此，大量的投第三章 硬件设计1、流量测量电路当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象成为霍尔效应。
两端具有的电位差称为霍尔电势U，表达式为：U=K×I×B/d，其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场的磁感应强度，d是薄片厚度。
霍尔开关在霍尔原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成。
流量检测中MSP430单片机的应用分析
过所 得 脉 冲数 即可进 行 流量 的计 算 。系 统 无数 据 返 回 ，一旦 超 时上 层 会重 新进 行 命 所 采 用 的 流量 传感 器 为ｗ Ｇ 系列 的 韦根 传 感 令 的发 送 。若 ３ 次 以上 仍无 数 据 返 回 ，则 器 ，其 原 理如 下 ：传 感 器 中 的合 金材 料 具 将 被 认 为下 层工 作 出 现异 常 ，并 向中心 提 有 磁 性 双 稳态 功 能 ，这 样 受到 外磁 场 激 发 交异 常信 号 。 由于Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ 单 片机 仅存 在 一 后 ，其 磁 化方 向会 瞬 间进 行翻 转 ， 并在 检 个 串 口，而 上 、下 层 模 块 需 ２ 个 串 口 ，而 用得 到 了越 来越 广泛 的应 用 ， 因此 ，本 文 测线 圈中 产生 电信 号 ，从而 实 现 了磁 电之 第 ２ 个 串 口需要 借 助于 定 时器 Ａ 所 具 有 的捕 重 点就 基 于Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ 单 片机 的流 量 检测 仪 的 间 的转换 。 获／ 比较功 能来 实现 。 设计 进 行 了研 究 。 ３ ） 通 信模 块 ，此 模 块主 要 包括 了Ｎ Ｒ Ｆ 一 ２ ． ２ ． ２ 无线 通信 协议 １ ． 以Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ 单 片机 为 基础 的 流量 检 测 ４ ０ １ 无 线通 信 电路 以及 Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 通 信 接 口 。对 系统的通信协议包括３ 层 ：一 是 物 理 仪 的 工作 原理 分析 于Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 接 口而 言 ，其 芯 片 采 用 的 是Ｔ Ｉ 公 层 ，主 要是 通过 Ｎ Ｒ Ｆ ４ ０ １ 模 块 实现 的 ；二 是 考 虑 到 流量 检测 仪 低 功耗 等 方面 的特 司生 产 的Ｓ Ｎ ７ ５ Ｌ Ｂ Ｃ １ ８ ４ ，其 使用 的 为单 一 电 数 据 链 路层 ，此 层 主要 负 责 进行 无线 数 据
基于MSP430单片机的流量计手操器设计
目录第一章绪论 (3)1.1 手操器概述 (3)1.2 手操器存在的现状及问题 (4)1.3 课题研究的依据及意义 (5)1.4 课题研究的主要内容 (6)第二章总体设计方案 (7)2.1 MSP430单片机的特点 (7)2.2.1 USB体系简介 (8)2.2.2 USB物理特性 (9)2.2.3 USB通信原理 (11)2.3 CH376接口芯片简介 (12)2.4 基于MSP430的手操器总体设计方案 (13)2.4.1 设计思路 (13)2.4.2 系统硬件电路设计 (13)2.4.3 手操器外形设计 (15)第三章基于MSP430的手操器模块设计 (16)3.1 MSP430单片机的外围功能模块设计 (16)3.1.1 掉电保护模块设计 (16)3.1.2 按键输入模块设计 (16)3.1.3 USB通讯模块设计 (17)3.1.4 液晶显示模块设计 (19)3.2 MSP430低功耗设计 (20)3.3 抗干扰设计 (21)3.3.1 干扰的种类和来源 (22)3.3.2 单片机常用的软硬件抗干扰措施 (22)第四章手操器软件系统设计 (24)4.1 主程序设计 (24)4.2 初始化模块设计 (25)4.3 按键模块设计 (26)4.4 通讯模块设计 (27)4.5 液晶显示模块设计 (28)第五章硬件系统实验测试 (30)5.1 用Visual Basic语言实现的上下位机通信 (30)5.2 用Visual C语言实现的上下位机通信 (31)5.3 实验结果总结 (35)第一章绪论在工业生产过程中，需要对很多过程变量，比如温度、压力、流量、液位、成分，以及密度等，进行及时的检测和控制。
对这些过程变量的检测和控制构成了过程控制系统的基本内容。
随着人们物质生活水平的不断提高，市场竞争愈加激烈，产品的档次也在向着更高层次发展。
为了满足产品优质、高产、低消耗的要求，过程控制系统的任务也越来越繁重。
基于MSP430单片机的数字流量计的设计
基于MSP430单片机的数字涡街流量计的设计摘要涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优点，在许多行业得到了广泛的应用。
但涡街流量计还存在一些问题，特别是在低流速、小流量的情况下，涡街流量计受到多种干扰噪声的影响，其涡街信号的信噪比很低，难以实现精确测量。
本课题基于MSP430单片机单核结构对数字涡街流量计进一步研究，在保证测量精度与实时性地基础上降低了系统整体功耗。
本次设计中数字涡街流量计采用MSP430单片机为控制器的硬件结构，在低流速小流量的情况下，由单片机来计算涡街信号频率，由MSP430单片机对涡街信号前置放大电路输出的方波进行计频，同时具有常规模拟涡街流量计在高信噪比的情况下测量准确、实时性好的优点。
本次设计基于前人的成果，选取成熟的已经市场化的涡街流量传感器作为信号采集装置，以MSP430单片机作为核心处理器，可以实现自动采集瞬时流量信息，自动处理流量积累值等功能。
其主要优点在于应用超低功耗的msp430单片机可以长时间的持续工作，这对于需要持续采集流量信息的行业至关重要，而选取涡街测量又能准确并无接触的测量大直径大流量大密度的流体流量，更提高了本设计的实用性。
关键词：MSP430 涡街流量计低功耗实时检测Design of Digital Vortex Flowmeter Based on MSP430 MicrocontrollerABSTRACTBecause of its advantages such as strong adaptability to medium, lacking of moving parts, simple of structure and long service life,V ortex Flowmeter is widely used in a lot of industries. But V ortex Flowmeter still has some problems, especially when it comes to some low flow rate and small quantity of flow situation. V ortex Flowmeter is disturbed by many kinds of noise, so the SNR of the signal is very low, thus makes it difficult to realize accurate measurement.This design is based on MSP430 Microcontroller and has further study about Digital V ortex Flowmeter, it reduces the overall power consumption of the system on the basis of guaranteeing its accuracy and real-time monitoring. In this design MSP430 Microcontroller is used as the hard ware of the controller of Digital V ortex Flowmeter. When it comes to the situation with low flow rate and small quantity of flow, microcontroller calculates the frequency of vortex signal, MSP430 Microcontroller calculates the frequency of the signal produced by vortex signal preamplifier circuit. It also has the advantage of accurate measurement and real-time performance of conventional simulating vortex flowmeter in high SNR condition.This design is based on former achievements and selects mature marketized vortex transducer as signal collect device. It use MSP430 Microcontroller as central processor and can collect instant flow quantity automatically and calculate the quantities together. Its main advantage lies in its application of ultra low power consumption can achieve long time continued work, which is sequential to the industries that need to collect flow quantity information continuously. V ortex street survey can survey large diameter, large flow quantity and large density liquid untouched, which makes the practicability of this design better.Key words: MSP430 Microcontroller; V ortex Flowmeter; low power consumption; real-time detection目录1.前言 (1)1.1涡街流量计的发展历程 (1)1.2涡街流量计的优点及局限性 (2)1.3MSP430单片机简介及发展历程 (2)1.4立题的目的及意义 (3)1.5设计主要内容 (4)1.5.1 设计内容 (4)1.5.2 技术要求 (4)1.5.3 设计方法 (4)2.设计总体方案分析 (5)2.1方案综述 (5)2.2总系统框图 (5)3.硬件部分 (7)3.1CPU及时钟复位单元 (7)3.1.1 MSP430单片机特点 (7)3.1.2 单片机选型 (8)3.1.3 MSP430F149单片机特点 (10)3.1.4 硬件电路介绍 (10)3.212864LCD液晶显示单元 (11)3.2.1 12864LCD概述 (11)3.2.2 12864液晶屏基本特性 (12)3.2.3 12864LCD模块接口说明 (12)3.2.4 控制器接口信号说明 (13)3.2.5 模块主要硬件构成说明 (14)3.2.6 应用说明 (15)3.3涡街流量传感器模块 (16)3.3.1涡街流量传感器简介 (16)3.3.2 涡街流量传感器工作原理 (16)3.3.3涡街流量计结构 (17)3.3.4 涡街流量计优点 (18)3.3.5 技术参数 (19)3.3.6涡街流量计选型 (19)3.3.7 流量传感器的安装要求与注意事项 (20)3.3.8 流量传感器模块硬件电路 (20)3.4独立按键模块 (21)3.5电源模块 (21)3.5.1 硬件电路介绍 (21)3.5.2 ASM1117-3.3芯片介绍 (21)4.软件部分 (23)4.1主程序及流量传感器模块 (23)4.1.1主程序及流量输入换算流程图 (23)4.1.2主程序及流量输入换算程序 (24)4.2独立按键模块 (26)4.2.1 独立按键部分程图 (26)4.2.2 独立按键部分程序 (27)4.312864液晶显示模块 (28)4.3.1 12864中断显示流程图 (28)4.3.2 12864中断显示程序 (29)5.结论 (30)6.致谢 (31)参考文献 (32)附录A 所有程序 (33)附录B 所有图集 (50)1 前言1.1 涡街流量计的发展历程涡街流量计属于流体振动式流量计，在特定的流动条件下，一部分的流体动能转化为流体振动，其振动的频率与流速(流量)有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称之为流体振动流量计。
基于MSP430罗茨气体流量积算仪的设计与实现
基 于 ＭＳ ４ ０罗茨 气体 流量积算仪 的设计与实现 Ｐ ３
刘 克 虎 ． 杏 鹏 周
（ 南 大 学 自动 化 学 院 ， 京 ２１ ０ ） 东 南 ０ ９６
摘 要 ： 对 目前 工 业现 场 天 然 气计 量情 况 ． 计基 于１ 位 嵌 入 式微 处 理 器ＭＳ ４ ０ Ｉ ７ 核 心 针 设 ６ Ｐ ３Ｆ ５ 为
和软 件设 计 方案 ， 经测 试和 实际运行 表 明 ， 流量积 算 仪稳 定 可靠 ， 量精 度 高 ， 程 比 宽 ， 该 测 量 具有
一
定的 实用 价值
关键词 ： 罗茨 气体 流 量 积 算 仪 ： 线 性 校 正 ； Ｓ ４ ０ １ ７ 温 压 补偿 非 Ｈ Ｐ ３ ； Ｆ５
中 图分 类号 ： ＴＨ８ ４ ． １ ２ 文 献标 志 码 ： Ｂ
ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｉ ａ ｃ ｍｕ ａｏ Ｒ ｔｂ ｙ ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｔｌ ，ｗｉ ｉ ｅ ｒ ｔ ｆ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｒ ｎ ｅ ｈ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｐ ｌ ｔ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｈ ｓ ｃ ｕ ｌｔ ｒｍ Ｓ ｓ ｌ ｎ ｃ ｕ ａｅ ｙ ｃ ｏ ａ ｔ ａ ｗ ｄ ａｉ ｏ ａ ｕ ｉ ａ ｇ ．Ｔ ｅ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｈ ｏ ｎ
Ｄｅ ｉ ｎ ｎｄ Ｒｅ ｌｚ ｔｏ ｆ Ｒｏ ｔ ｓ ｏ Ａｃ ｕ ｕ ａ ｏ ｓ ｄ ｏ Ｓ ３ ｓｇ ａ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｓ Ｇａ Ｆｌ ｗ ｃ ｍ ｌ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ Ｐ４ ０
ＬＩ Ｕ Ｋｅ ｈ ＺＨ ＯＵ Ｘｉ ｇ ｐ ｎ — ｕ， ｎ —ｅ ｇ
的 罗 茨流量 积 算仪 采 用非线 性校 正 算法 实现 对流 量传 感 器非 线性特 征 的校 正 ． 大流 量积 算 扩
基于MSP430单片机和神经网络的气体浓度检测仪
０ 引言
在得到 以上神经 网络 的重要参 数后 ， 就可 以编 写神经 网络 算软件 中， 需要 用到以下公式 ： Ｉ］ ｌ３ ２ ａ ［］ ＾（ ［ ］ ＋ｂ ［］ ｉ ＝ Ｗｌｉ ・ ｌ ｉ）
３
一 一 一
气体浓度检测仪的种类很多， 一般利用传感器对已知气体 计算软件并将其嵌入到 Ｍ Ｐ３ 单 片机 中。在 编写神经 网络计 Ｓ４０
李广义， 张 伟， 李民强， 刘锦 淮
２０３ ） ３０ １ （ 中国科学 院合肥智 能机械研 究所 ， 安徽 合肥
摘要 ： 制 出基 于 Ｍ Ｐ ３Ｆ４ 研 Ｓ ４０ Ｉ９单片机和 Ｂ 神 经 网络的新 型便 携式气体浓度检测仪 。该仪 器首 次将单 片机与人 工神 Ｐ 经网络相 结合 用于气体 浓度检测 ， 综合 了单 片机和人工神经 网络 的优点 ， 克服 了传 统仪 器气体侍感 器输 出与 气体 浓度 难
Ｌ ａ ｇ—ｙ ，Ｚ ＩＧｕｎ ｉ ＨＡＮ Ｗｅ，Ｌ ｎｑａ ｇ Ｉ ｉ—ｕ ｉ Ｇ ｉ ＩＭｉ－ ｉｎ ，ＬＵ Ｊ ｈ ａ ｎ
（ ￣ｉｎｌｕｅ ｆ ｅ ａ Ｍａｈｎｓ ａ１ ｅｅＡ ａ ｅ ｆ Ｓｉ ｃｓ Ｈｅ ｉ ３０ １ ｈｎ ） Ｈｅ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｈｔ ｅ ｉ ｍ￣ ｔ ｃｉｅ， ｉ ｓ ｃｄｍｙｏ ｃ ｎｅ， ｆ ０３ ，Ｃ ｉａ ｎ ｅ ｅ２
基于MSP430的天然气压缩因子实时补偿流量积算仪
基于MSP430的天然气压缩因子实时补偿流量积算仪郑永军;刘洁;李文军【摘要】为准确计量天然气流量,设计了以MSP430单片机为核心的天然气流量积算仪.积算仪接收来自流量变送器输出的模拟信号.积算仪包含有数据存储模块、压力传感器模块和温度传感器模块.开发了系统软件,输入天然气各组分的摩尔质量以及温度、压力值后,根据AGA8-92DC公式建立起压缩因子、温度和压力之间的三维数据表,数据表通过RS-485传输至单片机的Flash中存储.单片机利用埃尔米特插值算法快速求出测量工况下的压缩因子,并将天然气的体积流量转换为工况条件下的体积流量,实现了在线补偿功能.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2014(041)001【总页数】4页(P75-77,99)【关键词】流量积算仪;压缩因子;MSP430单片机;埃尔米特插值【作者】郑永军;刘洁;李文军【作者单位】中国计量学院计量测试工程学院,杭州310018;中国计量学院计量测试工程学院,杭州310018;中国计量学院计量测试工程学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TH814压缩因子是一种直接影响天然气计量准确度的参数，目前我国管道天然气的贸易计算中压缩因子的计算有两种方式：摩尔组成法和物性值法[1～3]。
通过比较，摩尔组成法对于管输天然气压缩因子的计算更加准确。
天然气流量积算仪是一种能够准确计量天然气气体体积的仪表，但是现在市场上存在的很多积算仪不具备压缩因子的在线补偿功能。
文献[4]中压缩因子虽然具备在线补偿功能，但却是基于ARM下位机的，存在压缩因子实时运算速度慢及价格高等缺点。
笔者提出一种基于MSP430单片机的在线补偿天然气流量积算仪，具有价格低、运算速度快的特点，满足了实时测量的要求。
1 压缩因子的计算①文献[1]中给出了用摩尔组成法计算压缩因子的方法。
AGA8-92公式中压缩因子Z 和绝对温度P以及热力学温度之间的关系为[2]：Z(P，T，y)=PVm/(RT)(1)式中 R——摩尔气体常数；Vm——常态下真实气体的摩尔体积；y——气体的一组参数。
基于MSP430的便携式四合一气体检测仪
基于MSP430的便携式四合一气体检测仪周鹏辉;汪献忠;薛妤【摘要】提出一种基于MSP430的便携式四合一气体检测仪的设计方案,给出了系统的硬件和软件设计.该检测仪采用电化学原理来检测氧气、一氧化碳和硫化氢,采用催化燃烧原理来检测甲烷.系统采用了MSP430F5438作为主控芯片,兼顾了检测仪的性能和低功耗.检测仪移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,提高了系统的可靠性和稳定性.利用传感器信号矩阵运算去除气体交叉干扰.通过现场测试,该检测仪测量精确,性能稳定.%The design and implementation of a portable quad-gas detector based on MSP43O was proposed. The detector used the principle of electrochemical to detect oxygen, carbon monoxide and hydrogen sulfide, and the principle of catalytic combustion to detect methane. To ensure performance and low power consumption, the system was equipped with MSP430F5438. Transplantation of embedded real-time operating system μC/OS- H to the detector improved system reliability and stability. Calculating the gas sensor data matrix can remove the gas intercross interference. Though on-site testing, the detector appears accurate and stable.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P77-79)【关键词】气体检测;MSP430;μC/OS-Ⅱ【作者】周鹏辉;汪献忠;薛妤【作者单位】郑州大学物理工程学院,河南郑州450001;郑州大学物理工程学院,河南郑州450001;河南日立信有限公司,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TH8320 引言在石油化工行业，制衣行业，制造业，市政工程以及家居环境中，都有可能存在有毒有害气体，威胁着人们的健康和生命安全，从而对有毒有害气体的检测是十分必要［1］。
基于MSP430流量计组网系统设计与实现的开题报告
基于MSP430流量计组网系统设计与实现的开题报告一、选题背景随着全球范围内的能源危机，能源效率已经受到越来越广泛的关注。
为了提高能源利用效率，减少能源浪费，对于液体、气体、蒸汽等流体的流量测量成为了必不可少的手段。
流量计的种类繁多，应用场景也各不相同，但是在流量计的应用中，能否精确、及时地实现测量不仅关系到流量计的性能，同时也影响流体的运输和处理。
为此，我们选取了MSP430系列微控制器，设计并实现一个流量计组网系统。
该系统可以对液体、气体等不同流体的流量进行精确测量和实时监测，并实现多个节点的组网，以提高数据传输效率。
同时，通过对测量数据的分析和处理，可以实现流量变化的智能预测和控制。
二、研究目的本项目旨在设计并实现一个基于MSP430微控制器的流量计组网系统，主要包括以下目标：1. 实现流量计的精确测量和实时监测功能，支持液体、气体等不同流体的测量。
2. 设计多节点组网方案，提高数据传输效率。
3. 实现测量数据的处理和分析，实现流量变化的智能预测和控制。
三、研究内容1. 系统硬件设计本项目中，将采用MSP430系列微控制器作为主控芯片，构建流量计节点和集中控制节点。
流量计节点包括流量传感器模块、AD转换模块等，用于测量流量数据，并将测量结果通过无线通信传输至集中控制节点。
集中控制节点包括MSP430微控制器、通信模块、存储模块等，用于接收流量计节点传输的数据，并对数据进行处理和分析，实现流量变化的智能预测和控制。
2. 系统软件设计本项目中，将采用C语言编程语言，进行MSP430微控制器的编程和无线通信协议的设计。
通过编写相应的软件程序，实现流量计节点的数据采集、处理和传输，以及集中控制节点的数据接收、分析和控制。
3. 系统测试验证本项目中，需要进行系统测试验证，通过采集不同流量下的数据，验证系统的测量准确度和稳定性。
同时，对系统的数据处理和智能预测、控制功能进行测试验证。
四、预期成果本项目的预期成果主要包括：1. 基于MSP430微控制器的流量计组网系统硬件设计和软件设计方案。
基于MSP430单片机的气象观测仪数据处理系统
０ 引 言
以炮 兵 部 （ ） 队获 取 气 象 通 报 为 应 用 背 景 ， 分
键 盘 电路 以及 存 储 器 扩 展 电路 组 成 ， 主 控 制 芯 片采 用德 州仪器 公司 （ Ｉ Ｔ ）推 出 的 ＭＳ ４ ０ １ ９超 低 功 Ｐ ３Ｆ ４ 耗 单片机 。 ２１ ． ＭＳ ４ ０单 片 机 Ｐ３ 单 片 机 系 统 是 监 测 仪 的 核 心 ， 完 成 仪 器 的 功 能 设 定 、测 量 对 象 选 择 、信 号 处 理 存 储 、状 态 信 息 显 示 、数 据 通 讯 等 功 能 。相 对 于 ＭＣ ５ 、ＭＣＳ ６ 及 Ｓ１ ９ Ｐ Ｃ 等 系 列 ，Ｔ Ｉ Ｉ公 司 带 闪速 存 储 器 的 ＭＳ ４ ０ 系 Ｐ ３Ｆ 列 超 低 功 耗 单 片 机 有 着 很 大 的 优 势 。 采 用 ＭＳ ４ ０ １ ９型 号 单 片 机 ，其 主 要 特 点 为 ： Ｐ ３Ｆ ４ （）低 供 电 电压 范 围 １ ～ ３６ 在 １ １ ． ８ ．Ｖ， ＭＨｚ 时钟 条 件 下 工 作 时 ， 工 作 电 流 视 不 同 模 式 为 ０１ ． ～ ４ ０ Ａ， 有 ５种 低 功 耗 超 低 电流 消 耗 模 式 ， 可 使 用 ０ｇ
ｓ ｔ ｙｓｅｍ ｏ ｔ ａ ｅ ｉ ｍ ｐｉｅ ｂｙ Ｃ ａ ｇｕａ ｓ ｆ ｗ ｒ ｓｃｏ ｌ ｄ ｌ ｎ ｇｅ．Ｔｈｅ ｍ ａ ｎ ｐｒ ｉ ｏｇｒ ｍ ｄｏｐｔ ｃｌ ｎｑ ｒｎｇ ｍ ｏ ｏ ｍ ｏｎｉｏｒｋｅ ａ ａ ｓｃｙ ｅ ｉ ｕｉ ｉ ｄｅ ｔ ｔ ｙｂｏａ ｄ ｓ ｒ ｙｍ ｂｏ１ ．
Ａ ｂｓ ｒ ｃｔ ｎｅ ｋｉ ｆ ｕｌｒ —ｏｗ ｔａ ：Ｏ ｎｄ ｏ ｔ ａ ｌ ｐｏｗ ｅ ｒｃｏｓ ｉ ｅｃ ｐ ａ ｔｌｅｒ ｅ ｔ ｒ ｏｂｓ ｒ ｔｏｎ ｉ ｔｕｍ ｅ ｔ ｏｃ ｓｎｇ ｓ ｔ ｍ ｔｓ ｎｇｌ ｈｉ ｒｉｌ ｙ ｗ ａ ｈｅ ｅ ｖａ ｉ ｎｓｒ ｎｔｄａ ａ ｐｒ ｅｓ ｉ ｙｓｅ
基于MSP430单片机的电磁流量计设计
图+
信号处理电路
$8+ )50 部分
作者采用 7154+">$4? 单片机作为电磁流量计 )50 ， 包括 （单片机片内 自 带 $! 位 ( : ’ 转 换 器 ） 、 ( : ’ 转换模块 @)’ 显 示 模块、 按键模块、 基础时钟模块和复位电路等。基础时钟模块选 用 %7<= 高 速 晶 振 作 为 系 统 主 时 钟 （7)@A ） 和 子 系 统 时 钟 （17)@A ） 为 系 统 程 序 、 定 时 器 、 156 和 @)’ 等 提 供 时 钟 源 。
’()*+,-"*. 单 片 机 的 与 "/ 位 0 1 2 转 换 芯 片 02344+" 产 生 三 值 梯 形 波 并 经 功 率 放 大 后 作 为 电 磁 流
量计的励磁电压， 较好地消除了低频矩形波励磁所产生的 微分效应， 进而提高了仪表的零点稳定性和测量准确度。
!
系统硬件结构 基于三值梯形波励磁的电磁流量计硬件系统主要由
胡大可 87154+" 系列超低功耗 $& 位单片机原理与应用 8 北京 ： 北京 航空航天大学出版社， !""$ ［收稿日期： !""48$!8+$ ］
"
试验结果及结论 试验所用传感器的内径为 #"99 ，采用标准计量罐进行标
定。 低频矩形波励磁、 三值低频矩形波励磁和三值梯形波励磁方 式的励磁频率均为 &8!#<= ， 励磁电压为 F 。
7154+">$4? 片内 $! 位 ( : ’ 转换模块，转换量程为 ".+8+- ， 最大采样速率为 !""B;C; ， 转换模式为单通道重复转换 D!E。 ! 系统软件流程
毕业设计(论文)基于单片机的气体流量检测系统论文-毕业论文
采用74LS373作为地址锁存器使用 ，其中输入端1D~8D接至单片机的 P0口 ，输出端提供的是低8位地址 ，G端接至单片机的地址锁存允许 信号ALE 。输出允许端OE接地 ， 表示输出三态门一直打开。
■与LED现实的接口
采用四联排共阴 极数码管进行显 示 ， 具有四位数 码管 ，这四个数 码管的段选a 、b、 c、d 、e、f、g分 别接在一起 ，每 一个都拥有一个 共阴的位选端。 P3口控制数码管 的点亮情况。
也不一样。
■系统硬件电路设计
■ 外围电路硬设计
■ 信号的采集
■ 霍尔效应
当一块通有电流的金属或半导 体薄片垂直地放在磁场中时 ， 薄片的两端就会产生电位差 ， 这种现象就称为霍尔效应 。两 端具有的电位差值称为霍尔电 势U ，其表达式为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
霍尔元件的基本电路图
其中 K 为霍尔系数 ， I 为薄片中 通过的电流 ，B 为外加磁场（洛 伦慈力Lorre ntz） 的磁感应强度， d 是薄片的厚度。
■LED显示元件
本设计选用的共阴极数码管： 当共阴八段LED管时 ，所有发 光二极管阴极共连后接到引脚 G ，G脚为控制端，用于控制 LED是否点亮 。若G脚接地 ，则 LED被点亮； 若G脚TTL高电平， 则它被熄灭。
数码管原理图
八段LED数码显示管原理 :是通过同名管脚是所加电平高低来控制发光二 极管是否点亮而显示不同字形的 。例如： 若在共阴LED管的SP 、g 、f 、e 、 d 、c 、b 、a管脚上分别加上7FH控制电平（即： SP上为0伏 ，不亮； 其余 为TTL高电平 ，全亮） ，则LED显示管显示字形为“8 ”。7FH是按SP 、g 、 f 、e 、d 、c 、b 、a顺序排列后的十六进制编码（0为TTL低电平 ， 1为TTL 高电平），常称为字形码 。 因此 ，LED上所显示字形不同 ，相应字形码
一种单片机实现智能流量计的设计
一种单片机实现智能流量计的设计工作。
这样给用户带来很多麻烦。
通过技术不断的发展不断的改进终于研究出MSP430智能流量仪。
MSP430智能流量仪借口都随便借（拥有多选择的借口），之前的流量仪在给电池供电和传输数据的时候都需要借助电缆来维持，但使用MSP430智能流量仪就不再需要这么麻烦了，MSP430智能流量仪已经为用户直接连上了。
当我们在比较恶略的环境中也不怕携带不方便，应为仪表还可以链接到外部电源上的。
如果用户还想使其更加智能化更多功能，还可以跟其他设备结合来提升。
一、硬件设计（一）硬件设计概述要使得系统的硬件发挥出良好的功能效果，考虑的范围包括规模、速度、控制、复杂性、精确度、使用指标等。
在设计过程中要避免各方面对系统的干扰，在零件、布局、组装等方面都应注意。
从它的系统规模和它的可靠性的角度来看，这个智能流量仪的系统主要是单片机系统。
系统硬件组成主要有：压力传感器、压差传感器、绝对压力传感器、16位单片机MSP430F149、RS232串口通信、电源、LED显示器、键盘输入电路等。
要让链接的线路标准化，那么设计电路的时候主要以典型的线路为主。
线路标准化话的同时一定要保证各部分的性能兼容。
但要使得仪表能长期正常工作就要注意以下的注意事项，要让其有一点的抗干扰的能力，我们的对应抗干扰措施在图1能清楚地告诉我们。
1.去耦滤波，2.让线路走的更加合适，3.对线路的布局，4.通道隔离，这是一般能解决的。
（二）16位单片机MSP430F149这次研究的课题是研制开发的基于MSP430单片机的智能流量仪采用美国TI公司的超低功耗16位单片机MSP430F149作为系统芯片。
在研究出MSP430F149单片机的系统并不是一个难事，但是满足系统设计要求的同时成本却大大的降低了，也使得测量的精确度提高了不小。
我们下面列出MSP430F149单片机比之前研究的单片机有什么明显的进步。
1.存储器模块是现在市面上所有的存储器的耗电量都要低。