超声波流量计多普勒效应现场可编程门阵列AVR单片机论文

1、小型渠道中超声波短距测流的设计【摘要】 在工业生产和农业灌溉方面,流量检测是至关重要的技术。利用这项技术可以有效地提高生产效率、促进环境保护以及节约水资源。常用的流量监测技术存在一定的弊端即需要与被测流体进行接触,但是在一些特殊的场合比如：被测流体具有很多杂质或具有腐蚀性,或者是要保证被测流体的纯净无污染,这使得流量计的应用范围受到了约束。为了解决这一实际问题,近些年兴起了对超声波流量计的设计。超声波流量计的最大特点在于不需要接触被测流体就可进行流量的测量工作,因此可以被广泛应用于各种场合。由于其独特的优势,该技术具有广阔的应用前景。本文主要是针对小型渠道中的流量测量,就是指那些水流宽度小于5

2、米,流速不是很快的渠道。比如说农业灌溉水渠、工业废水排放渠、以及饮料制作中的果汁流量检测等等。为了便于仪器的安装和测量,选用了超声波流量计。根据设计要求,查阅了大量关于超声波流量计的国内外资料,对超声波流量计的工作原理和研究现状进行了分析总结。在对几种常用测量方法的简要说明基础之上,提出了对超声波流量计设计的总体思路：确定采用以FPGA(现场可编程门阵列)芯片作为数据处理核心,以AVR单片机作为控制核心,以多普勒效应为测流方法的超声波流.更多还原【Abstract】 In the area of industrial production and agricultural irrigation

3、, the flow detection is a key technology. Using this technology could improve the efficiency of production, promote environmental protection and save the water resources. The traditional methods have an obvious drawback which is need make contact with the measured liquid. But in some special occasio

4、ns such as: have lots of impurities, corrosive, or to ensure the purity of the measured fluid contamination in the fluid under test. The.更多还原 【关键词】 超声波流量计； 多普勒效应； 现场可编程门阵列； AVR单片机； 【Key words】 Ultrasonic flowmeter； Doppler effect； Field Programmable Gate Array； AVR microcontroller； 【索购硕士论文全文】Q联系Q：13

5、8113721 139938848 即付即发目录摘要 3-5 ABSTRACT 5-7 第一章 绪论 11-17 1.1 超声波流量计概述 11 1.2 超声波流量计的发展历史和现状 11-14 超声波流量计的发展历史 11-13 超声波流量计的现状 13-14 1.3 超声波流量计的特点和优点 14 1.4 超声波流量计的分类 14-16 1.5 课题研究的现实意义 16 1.6 本论文的主要研究工作 16-17 第二章 多普勒超声波流量计的检测原理 17-25 2.1 多普勒效应的原理 17-20 声源运动,观察者静止 17-19 观察者运动,声源静止 19-20 2.2 多普勒超声波流量

6、计的测流原理 20-23 多普勒效应法测流的原理 20-21 多普勒法测流的流量方程 21-23 2.3 本章小结 23-25 第三章 系统电路的硬件设计与实现 25-47 3.1 系统硬件设计的总体方案 25 3.2 超声波发射电路部分 25-28 超声波传感器的选型 25-27 超声波的发射驱动电路 27-28 3.3 超声波接收调理电路 28-35 前端放大电路 28 带通滤波电路 28-31 混频处理 31-33 低通滤波和后端放大电路 33-35 3.4 数据处理电路部分 35-41 FPGA概述 35 FPGA芯片在系统中的应用 35-36 FPGA芯片的设计流程 36-37 FP

7、GA芯片的选型 37-38 FPGA芯片的结构和工作原理 38-39 高速缓存FIFO器件 39-41 3.5 控制电路部分 41-45 单片机AVR的选型 41-42 3.5.2 AVR与FPGA的通信连接 42-43 数据存储模块 43 LCD显示模块 43-44 串口输出模块 44-45 3.6 印制电路板中的抗干扰措施 45-46 3.7 本章小结 46-47 第四章 系统的软件设计 47-61 4.1 软件设计的总体方案 47 4.2 系统主程序的设计 47-48 4.3 超声波发射子程序 48-49 4.4 数据处理的设计 49-50 4.5 数据显示子程序 50-52 4.6 数据存储子程序 52-55 I2C总线简介 53-54 数据存储子程序流程图 54-55 4.7 串行通信服务子程序 55-59 串行通信的概述 55-58 串行通信中断服务子程序 58-59 4.8 本章小结 59-61 第五章 系统的开发与调试 61-69 5.1 系统的开发 61-65 5.1.1 AVR开发平台 6