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1、毕 业 设 计 书专 业（班 级） 设 计 人 设计指导教师 本科生毕业设计（论文）任务书（由指导教师填写）学 生 姓 名指 导 教 师设计（论文）题目超声波明渠流量计的研究主要研究内容一些工业废水及农业用水采用明渠输送形式，明渠流量计是为了解决这种液体输送方式流量测量的有效方法，具有水头损失较小，适用水质条件较宽的特点。此设计中学生要完成，资料的收集，测量方法的选择，整体方案的确定，硬件电路的设计，软件的编写。研究方法美国Microchip 公司推出的8位PIC系列单片机，采用精简指令集(RISCReduced Instruction Set Computer)、哈佛总线(Harvard)结
2、构、二级流水线取指令方式，具有实用、低价、指令集小、低功耗、高速度、体积小、功能强和简单易学等特点。PIC还提供程序监视器(WDT)和瞬间掉电复位功能，使其具有较强的抗干扰能力，适宜工业现场使用。它体现了单片机发展的一种新趋势，深受用户的欢迎，正在逐渐成为世界单片机的新潮流。本设计中综合应用模拟、数字电路理论、单片机软硬件技术。采用超声波测距传感器与PIC单片机技术相结合的方法。主要研究目标完成资料的收集，整体方案的确定，硬件的设计，软件的编写及毕业设计说明书的编写。主要参考文献1刘和平，黄开长等. PIC16F87X数据手册-28/40脚8位FLASH单片机. 北京：北京航空航天大学出版社，
3、2001.2窦振中，汪立森. PIC系列单片机应用设计与实例. 北京：北京航空航天大学出版社，1999.3王幸之，王蕾，翟成，王闪. 单片机应用系统抗干扰技术. 北京：北京航空航天大学出版社，2000.论文（或说明书）的要求设计说明书包括以下内容：1 前言2 控制方法的选择，整体方案的确定 3 硬件部分的实现（包括各功能单元的选择）4 软件的实现5 结束语图纸的要求对于硬件原理图给出标准图纸工作进度1- 2周：查资料理解题目2- 4周：确定方案5-16周：软硬件设计17-18周：总结，撰写说明书注：任务书的具体内容可依据专业要求进行修正。目录摘要前言第一章 超声波明渠流量计的简介.1.1 流量
4、计的分类.1.2 超声波流量计的原理及类型1.3 明渠1.3.1 渠道量水1.3.2 巴歇尔槽简介第二章 流量计的原理及分析 2.1 明渠水力学的计算.3.1.1明渠的分类3.1.2明渠定常均匀流 2.2 巴歇尔槽测流量的常用计算方法.2.3 超声波在空气中的传播速度的计算.第三章 PIC16F877单片机及其它器件的简介.3.1 PIC16 F877单片机3.1.1PIC单片机的特点3.1.2 PIC16F877单片机3.2 LCD显示器3.3 传感器.第四章 超声波明渠流量计的硬件设计.4.1获取数据部分。.4.2 LCD显示和开关控制部分.4.3电源控制部分4.4整流滤波输出部分.第五章
5、 超声波明渠流量计的软件设计.5.1 PIC单片机的C语言编程介绍5.2 PIC单片机的汇编语言介绍.第六章 结论与展望.附页（一）电路原理图 .附页（二）程序代码 .摘要超声波明渠流量计作为一种非接触式检测仪表，具有非接触、量程宽、线性好等其它流量计没有的优点，在明渠流量计的检测上得到了广泛的应用。本论文在分析了超声波检测明渠流量计的基础上，同时结合当今电子发展的新技术，提出了基于16F877单片机的设计方案，并完成了超声波明渠流量计系统的硬件、软件设计。本论文主要完成了以下工作：对超声波明渠流量计测量原理进行了分析。对超声波明渠流量计主控板的硬件电路进行了设计，完成了电路原理图和电路板的制
6、作。对超声波明渠流量计探头驱动和接收电路进行了设计，完成了电路原理图和电路板的制作。对超声波明渠流量计低功耗，抗干扰性进行了设计，并提出相应的改进方案。完成了16F877单片机C语言控制板的软件设计。本论文提出的基于16F877单片机超声波明渠流量计的设计方案是可行的。系统结构简单紧凑，功耗较低，总体性能较好，符合了当今智能仪器仪表小型化的潮流，为当今开发高性能和商品化的超声波明渠流量计奠定了良好的基础。 关键字：超声波；明渠；流量计；16F877单片机；LCD显示器AbstractUltrasonic open channel flowmeter,a kind of non-contact
7、flowmeter,has been widely used in the measurement of open channel for its better merits of non-contact,wide measurement scope and good linearity.Based on principles of open channel flow measured by ultrasonic and new electronic techniques emerged currently,a scheme using 16F877 is proposed in this p
8、aper.The main achievements are obtained as follow:Theory of ultrasonic open chennel flowmeter is fully analyzed.Hardware circuit of head in ultrasonic open chennel flowmeter is also given.Hardware circuit of head in ultrasonic open channel flowmeter is designed and the realizaton scheme is given.Res
9、earches on how to ultra-lowpower and improve reliability is implemented and the measure is presented in this paper.The software design for 16F877 in C languaage is given.Experiment results indicate that the scheme of software is successful .According with the miniaturzation of intellgent instrument,
10、system lay a good foundatoion in developing the practical,high-performance and commercial ultrasonic flowmeter for its compact structure,low consumption and good performances.Key word : ultrasonic ;open channel; flowmeter ;16F877;LED.前言长期以来，由于没有合适的仪表，对我国的工矿企业的污水排放一直没有得到很好的计量。随着我国乃至全世界对环境保护越来越重视和我国对环
11、境综合治理与保护的步伐不断加快，迫切希望对工矿企业的污水排放加以综合管理和控制。我国的工矿企业污水排放方式大部分是自然流下。也就是说污水在管路内的流动是非满管的。以这种非满管状态流动的水路，即具有自由表面的水路叫做明渠。即使在所谓暗渠的水路里，由于液体是自然流下，故也属于明渠流动。对于这样的水路测量流量时，不能使用常规有压的满管流量计。被测量的污水是含有各种杂质，以及其他有机化学成分，虽然在污水排放前，以作了净化处理，如果使用与污水介质直接接触的流量计，长期使用后，也难免在流量计内产生结垢或被腐蚀，从而影响测量。所以，作为城市污水排放，特别是工矿企业污水排放的计量仪表，必须具有以下特点： 计量
12、仪表必须是非接触式测量的仪表。污水大都含有各种各样的污垢和有腐蚀性的物质，只有非接触式测量才能避免物理和化学的影响，从而保证测量精度的连贯性。 计量仪表必须量程比宽，线性好，价格适中。 计量仪表功耗要低，符合当今仪表小型化的潮流。超声波明渠流量计是具有上述特点的一种非接触式仪表。上海市环保部门也做了大量的调查研究工作，深入到上海市几百家工矿企业进行实地调查。经过论证表明，应用非接触式的超声波明渠流量计适宜于我国工矿企业污水排放的计量。国外公司已经开发出成熟的产品，以美国的伊思柯（ISCO）公司为例，其普通的超声波明渠流量计的价格为71300元，功能齐全（如多通道测量，小型化的仪表）的价格更高，
13、我国目前大部分公司还处于开发研究超声波明渠流量计初期，于是大量的国外产品涌入中国市场，它们以优越的性能、多样的功能占领了我国的大部分市场。国产超声波明渠流量计不仅难以形成与进口产品相抗衡的势头，反而陷入了性能差、成本高、效益低、缺少二次投入开发资金从而差距进一步扩大的恶性循环之中。不少公司不得不放弃原来的产品开发，依靠代理国外产品来弥补经济效益上的缺口。仅有少数起步较早，技术和资本较雄厚的厂商尚能在严峻的竞争中获得一定的市场份额。目前，国内超声波流量计生产厂家主要有上海自动化仪表有限公司、南京康创流量计有限公司、唐山大方汇中有限公司、大连索尼卡电子有限公司、大连长风电子有限公司、开封仪表厂等。国外的著名品牌有日本的富士，美国的宝丽声、伊恩柯，美国的梅克罗尼等。因此，追踪国外的最新科研动态，立足超声波应用技术的前言，应用当今先进实用的电子技术，开发性能高、功耗低、小型化的超声波明渠流量计，以成为适应我国环
