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1、毕业设计(论文)任务书(理工类)学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号：指导教师： 职 称： 完成时间：2010.6.10 毕业设计(论文)题目：流量计的研制与应用题目来源教师科研课 题纵向课题（）题目类型理论研究（ ）注：请直接在所属项目括号内打“”横向课题（）应用研究（）教师自拟课题（）应用设计（ ）学生自拟课题（）其 他（）总体设计要求及技术要点：总体设计要求：以单片机为核心，组成了具有数据采集、LCD液晶显示、按键控制操作、液位信号传送、数据的掉电非易失性存储、实时时钟的低功耗系统。技术要点：掌握单片机的编程技术,掌握基本485通讯技术,了解一些常用的LCD模块和一些存储芯片。工作环境
2、及技术条件：明渠流量计应用场所有城市供水引水渠；火电厂引水和排水渠、污水治理流入和排放渠；工矿企业水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。对外界环境依赖不大,主要通过测水位和流速来达到测量流量的要求。工作内容及最终成果：工作内容：精确的实时时钟及掉电非易失性的数据存储，测量流速，并根据所测水位及流速值，利用公式计算流量。LCD直观显示测量结果，并可方便的设定参数及修改时间值。设计串行通讯接口，传输测量数据。最终成果：能够完整的测量明渠的断面流量值。时间进度安排：1、第七学期第6周第15周，查阅资料，完成开题报告、文献综述、外文文献翻译2、第七学期第16周第17周，开题报告审阅、答辩3、第八学期第1
3、周第4周，分析所用流量计的控制要求，画出总体流程图4、第八学期第5周第7周，进行流量计主题设计5、第八学期第8周第11周，完成流量计理论设计6、第八学期第12周第15周，完成毕业设计论文指导教师签字： 年 月 日教研室主任意见：教研室主任签字： 年 月 日摘 要明渠流量计是应用于非满管状的敞开渠道自由表面自然流的流量仪表。目前国内外测量明渠流量的仪器依然是以普通转子式为主，这种测量流量的方法一般仍然停留在人工现场记录、计算、校核、复核的低水平上，难以适应水文测量的快速、准确的巡测要求。为此本课题利用51单片机开发了便携式智能流量计，它的特点是：水位、流速、流量的一体化测量；大画面的汉字LCD液
4、晶显示；数据的非易失性存储；精确的实时时钟。 在研制开发整个流量测量系统的过程中，选择适合于被测流体的性质和流动状态，能满足系统测量精度的测量方法是测量系统实现准确、有效的流量计量的前提条件和关键因素之一。因此，在进行整个测量系统的设计时，首先要根据要求和实际情况准确把握被测流体的流动形式与特点，并以此为基础确定合适的测量方法和器件。根据任务要求，完成了明渠流量计的系统软硬件的设计，研究的主要内容有：1利用8051F060为核心硬件，利用其捕捉测脉宽功能，实现了流速信号的采集和处理。2人机接口部分采用了44矩阵键盘输入和LCD液晶显示，输入方便，读数清晰，更加直观地显示测量和查询结果。3通过R
5、S485通讯接口与压力变送器通讯实现水位测量。4通过采用铁电存储器FM3164实现了数据的非易失性存储和精确的实时时钟。关键词 明渠流量计 51单片机 RS485通讯 非易失性存储 IVAbstractOpen channel flow meters are used in non-full tube free surface open channel flow meters of natural flow. Open channel flow measurements at home and abroad is common instrument is still the main roto
6、r, this method of measuring flow rate generally remained in the labor field recording, calculation, verification, review of low level, difficult to adapt to hydrologic measurements quickly and accurately patrol requests. To this end the subject developed a single chip using 51 portable smart meter,
7、which is characterized by: water level, flow, flow, integration of measurement, large character LCD screen liquid crystal display, data in nonvolatile memory, accurate real-time clock.In research and development of the flow measurement system process, select the appropriate nature and the measured f
8、luid flow state, the system can meet the precision measurement method is to measure system for accurate, effective the flow measurement of one of the prerequisite conditions and key factors. Therefore, during the entire measuring system, the first request and the actual situation accurately measured
9、 the flow of fluid forms and features, and as a basis for identifying appropriate measurement methods and devices.According to the task required to complete the open channel flow meter hardware and software design, research the main content1. Using 8051F060 core hardware, pulse width measurement usi
10、ng the capture function, to achieve a flow rate of signal acquisition and processing.2. Human interface part is the 4 4 matrix keyboard and LCD display, enter the easy, clear reading, and more directly display measurement and query results.3. RS485 communication interface via communication with the
11、pressure transmitter to achieve level measurement.4. Through the use of FRAM FM3164 realize non-volatile data storage and accurate real-time clock.Keywords OpenChannelFlowmeter 51Microcontroller RS485communication Nonvolatile storage目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景11.2 流量计的分类11.3 流量测量原理21.3.1堰式流量测量21.3.2 槽式流量测量
12、31.4 课题的建立以及本文完成的主要工作51.4.1 课题研究的主要内容51.4.2 本课题的主要工作5第2章 系统设计的理论基础62.1 系统流量测量法62.1.1水位的测量62.1.2 流速的测量72.1.3该流量测量法的特点92.2 系统主控芯片的选用9第3章 便携式明渠流量计硬件系统设计113.1 硬件系统总体设计113.2 数据采集单元的设计133.2.1 数据采集基本原理133.2.2 数据信号的捕捉153.3 人机交互单元的设计163.3.1键盘输入电路的设计163.3.2 LCD显示电路的设计163.4 通信单元的设计173.4.1 RS485总线标准173.4.2 RS48
13、5 接口电路的设计183.5 铁电存储及实时时钟电路的设计193.5.1 铁电存储器FM31系列的特点193.5.2 SMBUS总线概述203.5.3 实时时钟设计213.5.4 数据/地址的读写流程22第4章 便携式明渠流量计软件系统设计244.1 软件系统总体设计244.2 数据采集部分的软件设计244.2.1 水深测量的软件设计244.2.2 水流流速测量的软件设计264.2.3 流量计算的软件设计274.3 人机交互部分的软件设计274.3.1 键盘输入电路的软件设计274.3.2 LCD显示电路的软件设计284.4 铁电存储器的软件设计29第5章 便携式明渠流量计的测量使用流程33第
14、6章 结论35致 谢36参考文献37流量计的研制与应用第1章 绪论1.1 课题研究背景凡河、渠、水工隧道洞中具有自由表面的水流运动均称为明渠水流。明渠中的水流是在地心引力的直接作用下形成的，明渠流动主要受粘性力、水力梯度、重力和河道边界条件的影响。在工厂及城市污水排放、污水处理厂的某些生产环节和农田水利灌溉等场合，水流多是处于明渠的形式或不满管流动状态。对其流量的测量无法使用常规的流量仪表。随着人们对水资源合理利用意识的提高和日益增长的污水处理的需要，渠用流量计的研究与生产也越来越得到重视。Flow Measuremnt and Instrumentation为明渠流量测量出版了专辑。国际标准
15、化组织ISO设有专门的明渠流体流量技术委员会。在国内，渠用流量计也开始受到人们的关注，已经有若干单位正在研究渠用流量计，并已有一些产品应用于生产过程之中，确实解决了一些实际问题。但是，明渠流量测量装置要扩大应用面、增强适应性还有许多基础性的工作要做。21世纪，工业技术发展迅速，但随之而来的能源问题和环境污染问题也逐渐加剧，国家乃至全世界对能源保护和环境保护问题都非常重视，“工业三废”之一的污水排放的规范化、科学化和定量化的管理已成为国家环境保护法规的一个重要方面，各地环保部门正在根据国家法规的要求，加强对排污口的规范化整治。同时，农业灌溉用水用量的科学化和规范化将成为水资源保护的一个重要方面。在
