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簡(jiǎn)介:隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)的快速發(fā)展,有關(guān)城市的水、電、氣、暖表的管理和抄表出現(xiàn)的問題也日益突出,根據(jù)自來水網(wǎng)的改造、智能小區(qū)的建設(shè)以及實(shí)施“一戶一表”工程的需要,本文設(shè)計(jì)了一種基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表,智能網(wǎng)絡(luò)水表通過集中器和上位機(jī)管理系統(tǒng)連接,將水表的數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)方的上位機(jī),同時(shí)上位機(jī)管理系統(tǒng)通過集中器對(duì)智能網(wǎng)絡(luò)水表進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。針對(duì)傳統(tǒng)舊式水表存在的各種缺陷,本文介紹了目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的各種智能水表,在大量收集和查閱國內(nèi)外有關(guān)資料,深入水表生產(chǎn)公司實(shí)踐學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,提出了一種低功耗的智能網(wǎng)絡(luò)水表,這種智能網(wǎng)絡(luò)水表以MSP430單片機(jī)為核心,實(shí)現(xiàn)了用戶用水量的采集、計(jì)量、處理、存儲(chǔ)等,克服了傳統(tǒng)舊時(shí)水表存在的偷水、漏水等缺陷。除了具有目前智能水表的各項(xiàng)功能外,其主要特色是低功耗設(shè)計(jì),并且可以通過RS485接口與集中器相連,大大方便了組網(wǎng)。同時(shí)本文對(duì)水表的遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)進(jìn)行了全面的介紹,該系統(tǒng)有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上位機(jī)管理系統(tǒng)、集中器和智能網(wǎng)絡(luò)水表。智能網(wǎng)絡(luò)水表通過RS485總線和集中器連接,集中器通過調(diào)制解調(diào)器MODEM和電話網(wǎng)連接,將數(shù)據(jù)通過電話網(wǎng)傳輸給上位機(jī)管理系統(tǒng),降低成本的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí)上位機(jī)管理系統(tǒng)還可以和銀行聯(lián)網(wǎng),組成四級(jí)網(wǎng)絡(luò),為集中抄表系統(tǒng)的擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。這樣的設(shè)計(jì)代替了人工入戶抄表的抄表方式,大大方便了居民生活。本論文主要完成了遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì),并按照設(shè)計(jì)要求,完成了集中器和智能網(wǎng)絡(luò)水表的樣機(jī)制作和軟件編程,并在太原北科電子有限公司對(duì)樣機(jī)的性能進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)智能網(wǎng)絡(luò)水表的各個(gè)組成部分的硬件選擇和軟件設(shè)計(jì)突出了穩(wěn)定性和低功耗;在集中器的軟硬件設(shè)計(jì)中,介紹了集中器的硬件結(jié)構(gòu),制定了嚴(yán)格的通信協(xié)議;對(duì)遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)突出了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕黾恿藗鬏斁嚯x。本文所設(shè)計(jì)完成的遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)具有功能完善,計(jì)量準(zhǔn)確,通信可靠的優(yōu)點(diǎn)。遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)推廣應(yīng)用提高了用水管理的自動(dòng)化水平,符合國家提出的建立節(jié)約型社會(huì)的精神。
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簡(jiǎn)介:可編程控制器簡(jiǎn)稱PC或PLC,是以微處理器為核心,綜合了自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置,已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。PLC編程工具是開發(fā)應(yīng)用、檢查維護(hù)PLC以及監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行不可缺少的外部設(shè)備,其發(fā)展趨勢(shì)是使用個(gè)人計(jì)算機(jī),由PLC廠家提供程序開發(fā)軟件。本課題的主要任務(wù)是開發(fā)出一個(gè)符合IEC611313國際標(biāo)準(zhǔn)的新型PLC系統(tǒng)。在研究、分析知名PLC產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行了分析。下位機(jī)以STC12C5408AD單片機(jī)作為核心控制芯片來開發(fā),上位機(jī)編程軟件在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)編程軟件選擇梯形圖和指令表作為編程語言,采用模塊化設(shè)計(jì)方法,整個(gè)系統(tǒng)按功能劃分為梯形圖和指令表編輯模塊、語法檢查模塊、梯形圖與指令表的轉(zhuǎn)化模塊、指令表編譯模塊、上下位機(jī)通信模塊等5個(gè)模塊。梯形圖是一種圖形化語言,以圖元表示元件,以圖元之間的位置關(guān)系表示元件之間的連接,而指令表是一種與匯編語言類似的助記符表達(dá)式。通過分析梯形圖和指令表語言的特點(diǎn),充分利用面向?qū)ο笳Z言的特性來設(shè)計(jì)梯形圖圖元類,并以雙向鏈表來保存梯形圖。針對(duì)梯形圖和指令表的編輯過程中有可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤,系統(tǒng)設(shè)計(jì)了語法檢查模塊,該模塊根據(jù)編程規(guī)則對(duì)程序進(jìn)行詞法、語法和邏輯檢查,將錯(cuò)誤信息顯示出來。梯形圖形象、直觀,便于理解,指令表鍵入方便,編程靈活,兩者各有優(yōu)勢(shì),為方便用戶使用,系統(tǒng)設(shè)計(jì)了梯形圖和指令表的轉(zhuǎn)化模塊。該模塊以AOV圖和二叉樹為中間結(jié)構(gòu),通過構(gòu)造二叉樹和對(duì)其進(jìn)行遍歷,實(shí)現(xiàn)梯形圖與指令表的轉(zhuǎn)化。編程語言不能直接被下位機(jī)識(shí)別,指令表編譯模塊負(fù)責(zé)將指令轉(zhuǎn)化為目標(biāo)代碼??紤]到設(shè)計(jì)一個(gè)編譯系統(tǒng)的復(fù)雜性,本文實(shí)現(xiàn)時(shí)先將指令表轉(zhuǎn)化為C51程序,再調(diào)用KEIL編譯器將C程序轉(zhuǎn)化為目標(biāo)文件,通過單片機(jī)專用編程器將程序下載到硬件電路。通信模塊使上下位機(jī)之間按照約定的通訊協(xié)議來交換數(shù)據(jù),因此上位機(jī)可以監(jiān)控下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、查詢下位機(jī)資源的狀態(tài)、強(qiáng)制設(shè)置資源狀態(tài)等。整個(gè)編程軟件在VISUALC60環(huán)境中使用MFC開發(fā),采用模塊化的設(shè)計(jì)思想和多文檔的編程方法,具有良好的程序結(jié)構(gòu),界面友好美觀、操作直觀方便。經(jīng)測(cè)試,編程軟件的各項(xiàng)功能均符合設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行,但是各項(xiàng)功能還仍需要進(jìn)一步的完善。可以預(yù)見,這種新型的PLC系統(tǒng)將在我國的工業(yè)生產(chǎn)中有非常廣闊的應(yīng)用前景。
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簡(jiǎn)介:隨著數(shù)據(jù)傳輸量的不斷增大,傳統(tǒng)的電互連已經(jīng)不能滿足要求。目前在信息傳輸方面,呈現(xiàn)出光互連與電互連共存的局面,并且由于光互連的優(yōu)越性,在不久的將來光互連有可能全面取代電互連。在光互連系統(tǒng)中,高速高靈敏度的光接收機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。傳統(tǒng)的光接收機(jī)中,光電探測(cè)器以及高速模擬電路模塊的設(shè)計(jì)制造大部分采用非CMOS技術(shù),雖然能夠獲得較為優(yōu)越的性能,但是工藝不成熟,制作成本高,設(shè)計(jì)和加工周期長(zhǎng)。CMOS超大規(guī)模集成電路以及工藝技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了光互連CMOS高速光電探測(cè)器和前置放大電路的發(fā)展,使得有可能將光接收機(jī)中的光電探測(cè)器與接收機(jī)前置模擬放大電路部分集成到同一塊芯片上,這樣在光電探測(cè)器與前置模擬放大電路之間就可以直接通過CMOS工藝中的金屬層來進(jìn)行連接,從而可以最大限度的消除封裝和模塊間互連所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)以及外界環(huán)境的電磁干擾和噪聲,降低了光接收機(jī)制作的工藝復(fù)雜度,制作成本較低。并且,隨著CMOS工藝技術(shù)的不斷成熟,特征尺寸不斷減小,接收機(jī)各個(gè)模塊的速度能夠很快的提高,具有廣闊的發(fā)展前景。本文圍繞高速高靈敏度光接收機(jī)中的光電探測(cè)器和前置放大電路展開研究,首先討論了光接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、性能參數(shù),分別分析了光電探測(cè)器和前置放大電路的原理、性能、結(jié)構(gòu),闡述了在光接收機(jī)設(shè)計(jì)過程中各部分所面臨的問題和各個(gè)性能參數(shù)之間必要的折中。分別對(duì)光電探測(cè)器以及前端放大電路進(jìn)行了模擬。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了單路OEIC接收機(jī)和12路OEIC接收機(jī)并流片測(cè)試,具體包括1設(shè)計(jì)了多種與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容的硅基光電探測(cè)器結(jié)構(gòu),通過軟件進(jìn)行仿真得出其性能參數(shù),分別采用無錫上華06ΜMCMOS工藝和臺(tái)積電018ΜMCMOS工藝進(jìn)行了單獨(dú)的流片,并進(jìn)行了測(cè)試。2設(shè)計(jì)了光接收機(jī)前置放大電路。在TIA電路中,帶寬的提高和噪聲性能的提高幾乎是矛盾的,因此需要在二者之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼壑?。我們提出了光接收機(jī)靈敏度的具體分析方法,并通過仿真確定電路參數(shù)與接收機(jī)靈敏度的關(guān)系;同時(shí)結(jié)合CMOS集成電路工藝的發(fā)展,提出了新型的在TIA中進(jìn)行前均衡頻率補(bǔ)償?shù)姆椒?,來提高其帶寬?針對(duì)VSR410協(xié)議的要求,進(jìn)行了12路并行光接收機(jī)的研究。在研制過程中,并行光接收機(jī)與單路光接收機(jī)的一個(gè)重要不同點(diǎn)就是在通道之間存在串?dāng)_。我們嘗試了抑制串?dāng)_通常所采用的隔離方法,同時(shí)尋找到一種新型的通過電路設(shè)計(jì)分析來減小通道間串?dāng)_的新方法。4在上述模擬仿真和分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了光接收機(jī)各部分和整體的版圖,并且進(jìn)行了流片和測(cè)試,測(cè)試結(jié)果證實(shí)了仿真中的想法。5進(jìn)行了12路光接收機(jī)模塊的制作。本論文的研究成果在于將光接收機(jī)中的光電探測(cè)器和前置放大電路集成到同一塊襯底上,實(shí)現(xiàn)了高速高靈敏度的單路和12路并行光接收機(jī),為單片集成CMOS光接收機(jī)的實(shí)用化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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簡(jiǎn)介:作為機(jī)器人的核心部分機(jī)器人控制器是影響機(jī)器人性能的關(guān)鍵部件,它在一定程度上影響著機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展。目前由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)展,使得機(jī)器人的研究出現(xiàn)了新的趨勢(shì),迅速朝智能機(jī)器人方向發(fā)展,同時(shí)對(duì)機(jī)器人控制器的性能提出了更高的要求。本論文在現(xiàn)有能力風(fēng)暴機(jī)器人ASM32平臺(tái)上,研究基于單片機(jī)PIC24FJ128GA006的機(jī)器人控制器相關(guān)理論及相關(guān)試驗(yàn)。利用能力風(fēng)暴機(jī)器人ASM32上已有的紅外傳感器、光敏傳感器、碰撞環(huán)、光電編碼器、直流電機(jī)等傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),將單片機(jī)PIC24FJ128GA006與ASM32的傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行部件等集成并構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng),使之成為一個(gè)能基本具備感知周邊環(huán)境能力,自主進(jìn)行路徑規(guī)劃和控制的獨(dú)立工作的機(jī)器人,并具備二次開發(fā)能力。
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簡(jiǎn)介:逆變電阻焊接電源由于其性能的優(yōu)越性,在工業(yè)上有著越來越廣泛的應(yīng)用。而傳統(tǒng)模擬控制硬開關(guān)方式的逆變電阻焊接電源不但不易實(shí)現(xiàn)智能控制,且開關(guān)損耗較大,嚴(yán)重限制了焊接質(zhì)量的提高。在詳細(xì)分析了傳統(tǒng)模擬控制硬開關(guān)方式的逆變電阻焊接電源的缺陷和不足以及數(shù)字控制的優(yōu)勢(shì)之后,分析了兩種全橋式移相PWM軟開關(guān)電路的基本拓?fù)浼捌涔ぷ髟砗涂刂品椒?,進(jìn)而提出了一種基于AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字控制的新型零電壓逆變電阻焊接電源,并介紹了所采用的AVR單片機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)、單片機(jī)資源的分配以及單片機(jī)與模擬電路接口,詳細(xì)分析了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的總體思路以及系統(tǒng)電路各部分的具體設(shè)計(jì),包括逆變器主電路、軟啟動(dòng)電路、單片機(jī)控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、智能接口電路等。并分析了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的整體思路以及各模塊的具體程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,控制方案切實(shí)可行,達(dá)到了預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果。
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簡(jiǎn)介:本文采用自頂向下TOPDOWN的設(shè)計(jì)方法根據(jù)設(shè)計(jì)流程首先將單片機(jī)劃分成幾個(gè)大的模塊再向下劃分成功能單一的模塊然后運(yùn)用硬件描述語言VHDLVERYHIGHSPEEDINTEGRATEDCIRCUITHARDWAREDEIONLANGUAGE對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行邏輯描述同時(shí)應(yīng)用EDA集成開發(fā)工具M(jìn)AXPLUSⅡ提供的時(shí)序模擬器對(duì)各個(gè)模塊包括各子模塊和頂層模塊的功能進(jìn)行軟件仿真完成軟件仿真后下載到FPGACPLD器件中進(jìn)行硬件級(jí)的測(cè)試課題采用SE5M型EDA實(shí)驗(yàn)箱對(duì)所設(shè)計(jì)的軟核模塊進(jìn)行硬件級(jí)的測(cè)試箱內(nèi)的可編程邏輯器件是ALTERA公司的FLEX10K屬于FPGA類型系列器件中的EPF10K10LC844由于EPF10K10LC844器件的邏輯門有限本文單獨(dú)完成了算術(shù)邏輯單元、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、串行口等模塊的硬件級(jí)測(cè)試
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簡(jiǎn)介:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和定位技術(shù)的快速發(fā)展許多廠商都研制并生產(chǎn)出了適用于個(gè)人或者特殊行業(yè)的移動(dòng)定位產(chǎn)品這為人們的出行提供了極大的便利尤其是些車輛定位及管理系統(tǒng)大大提高了交通的管理效率。而本課題所研究的車載定位產(chǎn)品是面向中小型用戶的具有成本低、功能可靠的優(yōu)點(diǎn)。本研究包括車載終端和監(jiān)控中心兩個(gè)部分其中每個(gè)部分都是硬件和軟件的統(tǒng)一體。設(shè)計(jì)工作主要包括如下幾個(gè)方面系統(tǒng)整體框架的提出;相關(guān)硬件產(chǎn)品的選擇;車載終端設(shè)備的GPS定位模塊的外圍接口電路板和主控模塊電路板的設(shè)計(jì)、組裝及調(diào)試;監(jiān)控中心數(shù)據(jù)采集軟件的設(shè)計(jì)與編程實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用了GPS定位技術(shù)可以提供全天候的定位功能同時(shí)可以提供精確的速度信息等;車載終端的主控模塊部分采用飛思卡爾公司最新推出的MC9S08AW60微控制器這使得中心處理器能夠同時(shí)響應(yīng)GPS定位接收機(jī)和SMS無線通訊模塊的請(qǐng)求;車載終端和監(jiān)控中心服務(wù)器之間的通訊采用SMS短信方式。本系統(tǒng)所使用的硬件、技術(shù)都是基于性價(jià)比的考慮使得本系統(tǒng)成本低、功能可靠并且通過軟件的升級(jí)可以輕松地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的功能。
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簡(jiǎn)介:萬向節(jié)及鏈條作為傳動(dòng)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車、輪式工程機(jī)械以及中型以上的農(nóng)用車輛上。鏈傳動(dòng)是一種具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。由于圍在鏈輪上的鏈條形成了多邊形,當(dāng)主動(dòng)鏈輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于多邊形效應(yīng),傳動(dòng)鏈條的線速度和從動(dòng)鏈輪的角速度是變化的。而萬向節(jié)主要用于在工作過程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸之間的動(dòng)力傳遞,雖然萬向節(jié)的兩軸間的轉(zhuǎn)數(shù)比始終等于一,但瞬時(shí)傳動(dòng)比則隨其位置而改變。由于這兩種傳動(dòng)都具有運(yùn)動(dòng)傳遞的不均勻性。為了量化地測(cè)出這種不均勻性,并分析影響它的原因,需要一種裝置可以實(shí)時(shí)地測(cè)出傳動(dòng)過程中主、從動(dòng)軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速,并將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī),由單片機(jī)將數(shù)據(jù)處理后傳遞給計(jì)算機(jī),最終在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分析、顯示及打印等功能。本課題在對(duì)鏈傳動(dòng)和萬向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了理論研究后,設(shè)計(jì)并制作了測(cè)試裝置的機(jī)械部分;在分析了各種運(yùn)動(dòng)傳感器后,選用了采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的光柵分度盤和數(shù)字式轉(zhuǎn)角傳感器;利用單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集、處理功能,設(shè)計(jì)編制了單片機(jī)采集、處理數(shù)據(jù)所用的程序,并通過在上位機(jī)編制的VB程序?qū)崿F(xiàn)了數(shù)據(jù)的分析、顯示和打印。在完成軟硬件設(shè)計(jì)并組裝完成后的樣機(jī),可以對(duì)萬向節(jié)不同的夾角、萬向節(jié)和鏈條不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。通過對(duì)制造出來的樣機(jī)進(jìn)行的大量測(cè)試,測(cè)出了兩種傳動(dòng)的不均勻性,并根據(jù)所測(cè)得數(shù)據(jù)繪制出了萬向節(jié)運(yùn)動(dòng)傳遞不均勻率曲線。在對(duì)萬向節(jié)運(yùn)動(dòng)測(cè)試得到數(shù)據(jù)和圖表中可以形象地看出轉(zhuǎn)速對(duì)運(yùn)動(dòng)傳遞的不均勻率影響不大,并得出影響運(yùn)動(dòng)傳遞的不均勻率的主要原因是軸間角的結(jié)論。在將實(shí)際測(cè)試出的數(shù)據(jù)與理論分析進(jìn)行了比較后,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持了理論分析的結(jié)果。本課題實(shí)現(xiàn)了鏈傳動(dòng)、萬向節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)綜合測(cè)試裝置的開發(fā)研制,測(cè)試裝置運(yùn)行穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)便直觀,運(yùn)行結(jié)果滿足了本課題設(shè)計(jì)指標(biāo)。本課題為萬向節(jié)及鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了分析手段和研究方法。
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簡(jiǎn)介:流量測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、生物技術(shù)、軍事工程和科學(xué)研究等領(lǐng)域占據(jù)重要位置,因此,流量測(cè)量?jī)x表的研究和開發(fā)應(yīng)用有著深遠(yuǎn)的意義。渦輪流量計(jì)是流量測(cè)量?jī)x表中不可缺少的一員,隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展和完善。按照模塊化設(shè)計(jì)方法,將系統(tǒng)硬件部分分為不同的功能模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。本著小型化、智能化的原則,設(shè)計(jì)中采用TI公司的高性能、微功耗MSP430F147單片機(jī)作為控制核心,實(shí)現(xiàn)了氣體流量的實(shí)時(shí)補(bǔ)償,提高了儀表的測(cè)量精度。在外圍器件選型和軟件編制過程中進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì),極大地降低了儀表的功耗,使流量計(jì)具有較高的可靠性。通訊方面可以選擇R485和HART總線方式,方便了儀表與上位機(jī)的連接。LCD顯示和鍵盤方便了用戶的操作。軟件部分采用了模塊化的編程,介紹了各模塊的實(shí)現(xiàn)方法,最后組合起來進(jìn)行調(diào)試。通過試驗(yàn),本系統(tǒng)初步達(dá)到了流量計(jì)量的目的,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合理,功能完善,硬件和軟件設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期要求。
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