学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

嵌入式超声波流量计的设计实现

作　者: 胡延国
导　师: 李明伟
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超声波流量计 时差法 ARM TDC-GP21
分类号: TH814.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 100次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


流量仪表应用于多种行业,在工业和民生等诸多领域中都有着重要作用。超声波流量仪表的计量原理是基于入射到流体后的超声波携带的流体流速信息,仪表具有结构简单,适用性强的特点。本文提出了一种以ARM嵌入式系统作为数据处理手段的解决方案,较好解决了流量测量及数据处理的问题。系统的硬件结构设计为：ARM的核心控制部分,完成测量过程的控制及进行数据滤波和计算处理；超声波收发电路,完成超声波信号的发射和接收信号的滤波、放大及整形；基于CPLD控制电路主要完成特殊信号的形成及检测并准确给出计时信号；时差测量电路进行时差的精确计算；通信模块主要完成了各个模块之间的通信。系统的软件设计分为三大部分：Linux设备驱动程序部分完成流量仪表硬件设备驱动及通信功能,为应用程序和菜单界面奠定基础；Linux应用程序部分作为Qtopia程序中的一个类,以设备驱动程序为基础,通过设备驱动程序对设备的操作,完成测量和数据处理功能；Linux系统下的菜单界面设计完成基于LCD的图形界面显示和设计,提供方便的人机交互功能。论文还分析了提高流量测量精度的数据处理方法,采用数据处理算法对本系统试验的数据分析及仿真,采用EMD算法对数据进行了处理,得到了较为稳定的数据结果。设计的特点是以高性能ARM处理器应用于流量测量领域,简化了硬件电路的设计,降低了研发成本,提高了计算精度和计算能力。引入Linux系统一方面可以实现较为复杂的数字信号处理算法；另一方面借助Linux下的QT实现友好的人机交互界面,使得操作更简捷。经过测试,系统测量精度高,工作性能稳定,有着良好的应用前景。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-12
  1.1 课题研究的背景及意义  9
  1.2 超声波流量仪表的发展概述  9-10
  1.3 超声波流量计的特点  10-11
  1.4 本课题的主要研究内容  11-12
2 超声波流量测量原理和总体方案  12-16
  2.1 时差法超声波流量测量原理  12-13
  2.2 系统的总体方案设计  13-16
    2.2.1 系统的硬件结构设计  13-15
    2.2.2 系统的软件设计方案  15-16
3 系统的硬件实现  16-26
  3.1 ARM处理器选型及应用  16-19
    3.1.1 ARM系列处理器简介与选型  16-17
    3.1.2 S3C2440A及开发板简介  17-18
    3.1.3 在S3C2440A上实现的功能介绍  18-19
  3.2 CPLD中实现的功能介绍  19-22
    3.2.1 可编程逻辑器件的选择  19
    3.2.2 CPLD内部逻辑设计  19-22
  3.3 超声波信号收发电路的设计  22-24
    3.3.1 超声波收发电路  22-23
    3.3.2 超声波换能器  23-24
  3.4 时差测量电路的设计  24-26
4 嵌入式系统平台的搭建  26-34
  4.1 嵌入式Linux系统介绍  26
  4.2 嵌入式系统开发环境的建立  26-34
    4.2.1 交叉编译介绍  26-27
    4.2.2 建立主机环境  27-28
    4.2.3 建立交叉编译环境  28-29
    4.2.4 主机与开发板的连接  29-31
    4.2.5 主机与开发板的文件传输  31-34
5 Linux设备驱动程序设计  34-48
  5.1 嵌入式Linux的设备管理与设备驱动概述  34-35
  5.2 设备驱动程序的类型  35
  5.3 设备驱动程序的作用及特点  35-36
  5.4 访问设备的实现  36-38
  5.5 SPI设备驱动的实现  38-42
    5.5.1 SPI总线介绍  38-39
    5.5.2 S3C2440A中SPI模块的介绍  39-40
    5.5.3 SPI驱动程序的实现  40-41
    5.5.4 基于次设备号的文件处理方式  41-42
  5.6 GPIO驱动的实现  42-43
  5.7 定时器驱动的实现  43-48
    5.7.1 S3C2440A中Timer模块的介绍  44-45
    5.7.2 定时器中断服务程序处理流程  45-46
    5.7.3 IOCTL通信  46-48
6 嵌入式Linux系统应用程序设计  48-54
  6.1 系统应用程序功能及结构  48
  6.2 测量过程控制程序设计  48-49
  6.3 人机交互界面程序设计  49-54
    6.3.1 Qt与Qtopia简介  50
    6.3.2 人机交互界面设计思路  50-52
    6.3.3 人机交互界面的实现  52-54
7 系统测试及数据分析  54-62
  7.1 平均滤波器法  54-57
  7.2 EMD算法  57-60
    7.2.1 EMD算法简介  57-59
    7.2.2 系统试验及数据分析  59-60
  7.3 系统的误差分析  60-61
  7.4 改进措施  61-62
结论  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-68

相似论文

  1. 汽车的电动助力转向系统,U463.4
  2. 基于ARM的实验机器人控制系统的研制,TP242.6
  3. 多线阵CCD视觉测量系统的数据采集与处理,TP274.2
  4. 基于ARM的TFT-LCD面板检测设备软件的研究,TN873.93
  5. 半导体激光器温度控制系统的研究,TP273
  6. 网位仪信号采集与处理平台的设计与实现,S951.2
  7. 嵌入式中医经脉理疗仪的研究,R197.39
  8. 基于ARM9的智能解说系统的设计与实现,TP391.44
  9. 基于嵌入式系统钻孔成像装置的研究,P634.3
  10. 偏远地区配电变压器防盗监控系统的设计,TM421
  11. 基于嵌入式Web技术的动态应变仪研究与实现,TP368.1
  12. 嵌入式多参数环境智能监测系统的设计与实现,TP274
  13. 基于ARM的超声波检测系统研究,TP274.53
  14. 基于μC/OS-Ⅱ的红外辐射测温系统研究,TN215
  15. 基于ARM的车载跟踪定位系统的设计与实现,TP368.12
  16. 基于eCos和ARM7的污水在线监测传输终端的设计与实现,TP311.52
  17. SupMAX800D控制系统DPU改进设计与实现,TP273.5
  18. 基于GPS和GPRS的监控导航系统的设计,TN967.1
  19. 基于ARM920t的RFID阅读器基带部分的设计实现,TP391.44
  20. 一种改进型双光束分光光度计的设计,TH744.12
  21. 基于ARM和Linux的嵌入式汽车虚拟仪表系统的研究,U463.7

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 > 流量测量仪表 > 超声波流量计
© 2012 www.xueweilunwen.com