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基于TDC-GP2与MSP430的超声波热能表的设计研究

作　者: 王治国
导　师: 石海彬
学　校: 东北大学
专　业: 控制工程
关键词: 超声波热能表 TDC-GP2 MSP430F413 M-BUS TSS721A
分类号: TH81
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着热能计费需求的发展,西方的热能表计费方式在国内已经有大量的需求。但进口热能表的价格高昂,不利于在我国普及,必须研制符合我国国情的热能表。由于热能表在我国属于新兴产业,尚处于起步阶段,发展水平明显落后于国外。本课题研究的目的是利用ACAM公司生产的TDC-GP2温度流量测量芯片和TI公司的芯片MSP430F413来开发设计低功耗智能热能表。本文的研究内容主要包括以下几个方面：(1)超声波热表测量原理以及分析了热能计算方法,阐明了焙差法和热系数法这两种热能计算的方法,解释了本课题在热能计算上应采用热系数法这一方法的原因。证明了热能系数的密度修正方法,为系统软件中的热能计算函数的设计提供了理论依据。(2)对核心芯片TDC-GP2和MSP430F413以及M-BUS接口芯片TSS721A的特性以及在本课题中的应用方法作出详细说明,此外,分类分析了各种常见的温度传感器和换能器的特性,并根据本课题要求选取了传感器和换能器。(3)设计了热能表的的硬件电路系统,硬件电路设计必须保证低功耗。硬件设计阐明了设计思路,给出了全部电路以及元器件清单,并对各个电路进行了分析研究。主要包括温度采集电路、流量采集电路、积分器电路(M、M-BUS电路、液晶显示器的连接以及简易按键等。(4)本系统软件设计部分。对于软件设计阐明了思路和给出了流程图,以及重要的程序,并对软件设计的平台和C430语言的编程方法进行了分析研究。在本文中阐述了热能计算和系统软硬件的设计的理论依据,为进一步研究此种智能仪表提供了参考。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 TDC-GP2超声波热能表设计背景  9-10
  1.2 热能表的设计与选用  10-12
  1.3 TDC-GP2超声波热能表的优势  12-13
  1.4 本课题研究的主要内容  13-15
第二章 TDC-GP2超声波热能表设计方案  15-25
  2.1 TDC-GP2超声波热能表设计规范  15-18
  2.2 TDC-GP2超声波热能表的组成  18-19
  2.3 TDC-GP2超声波热能表测量原理  19-21
  2.4 TDC分析研究  21-22
  2.5 TDC-GP2在超声波热能表的优势  22
  2.6 TDC-GP2的时差测量精度  22-23
  2.7 TDC-GP2测量节能优势  23-25
第三章 TDC-GP2温度流量仪设计  25-37
  3.1 TDC-GP2系统概述  25-26
  3.2 TDC-GP2振荡器电路设计  26-28
  3.3 TDC-GP2温度测量硬件设计  28-32
    3.3.1 TDC-GP2的温度测量单元  28-30
    3.3.2 TDC-GP2温度测量电路  30-31
    3.3.3 TDC-GP2温度的计算  31-32
  3.4 TDC-GP2流量测量硬件设计  32-37
    3.4.1 TDC-GP2电气特性TDC-GP2的stop通道脉冲窗口使能功能  32-33
    3.4.2 TDC-GP2的脉冲产生器  33-34
    3.4.3 TDC-GP2测量超声波流量的硬件电路设计原理  34
    3.4.4 TDC-GP2超声波热能表换能器参数的选择  34-35
    3.4.5 TDC-GP2超声波流量硬件电路  35-37
第四章 TDC-GP2超声波热能表积算仪设计  37-41
  4.1 微控制器芯片MSP430F413特点  37-38
  4.2 积算仪硬件电路设计  38-41
第五章 TDC-GP2超声波热能表软件设计  41-63
  5.1 软件开发平台分析  41
  5.2 低功耗模式软件设置  41-42
  5.3 超声波热能表系统软件总体设计  42-43
  5.4 TDC-GP2温度流量软件设计  43-49
  5.5 超声波热能表温度检测软件设计  49-53
  5.6 超声波热能表流速检测软件设计  53-55
  5.7 超声波热能表热能计算软件设计  55-56
  5.8 超声波热能表液晶显示软件设计  56-62
  5.9 TDC-GP2主函数软件设计  62-63
第六章 结论与展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-67
作者在攻读硕士学位期间的研究成果  67-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表
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