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智能转速变送器的设计与实现

作　者: 郑奕
导　师: 吴勤勤；巢乐
学　校: 华东理工大学
专　业: 仪器仪表工程
关键词: 嵌入式技术 Cortex-M3 OLED 转速变送器
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着嵌入式技术在工业控制领域的广泛应用,自动化领域对各类仪器仪表的要求也不断的提高,要求传感器及仪表的准确度更高,可靠性更强。开发数字化转速仪表以代替传统模拟转速表是大势所趋。本设计开发完成的智能转速变送器接收光电传感器信号、采用最新Cortex-M3芯片、使用OLED显示屏监控,符合嵌入式系统进入工业控制领域的发展趋势。本文提出了智能转速变送器的整体设计方案,介绍了变送器硬软件各个模块的设计方法,给出了接口电路图和软件框图,并叙述了具体设计流程,还简述了软硬件的抗干扰措施。智能转速变送器通过整机性能测试,各项指标都达到设计要求。样机已经投入现场使用,结果表明变送器工作可靠、性能稳定。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 转速检测仪表分类和转速测量的方式  11-12
    1.2.1 转速仪表的分类  11
    1.2.2 转速测量的方式  11-12
  1.3 国内外转速监测系统发展动态  12-13
    1.3.1 国外转速监测系统的发展现状  12
    1.3.2 国内转速监测系统的发展现状  12-13
  1.4 工业嵌入式系统发展状况  13-15
  1.5 OLED显示技术的发展状况  15-16
  1.6 本文研究的主要内容  16-17
第2章 汽轮机转速测量方法  17-24
  2.1 转速测量的数字化  17-18
    2.1.1 光电式旋转编码器  17
    2.1.2 测速精度指标  17-18
  2.2 转速测量原理  18
  2.3 传统转速测量方法  18-21
    2.3.1 频率法(M法)测量  18-20
    2.3.2 周期法(T法)测量  20-21
  2.4 频率/周期法(M/T法)测速  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 智能转速变送器的总体方案设计  24-28
  3.1 设计要求及主要性能指标  24-25
  3.2 整体设计方案  25-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 智能转速变送器的硬件设计  28-46
  4.1 系统供电设计  28-29
  4.2 双处理器及其通信接口  29
  4.3 测速输入通道  29-33
    4.3.1 光电式转速传感器  30-31
    4.3.2 信号处理电路和灵敏度选择电路  31-33
    4.3.3 输入隔离及硬件整形滤波  33
  4.4 模拟量输入通道  33-37
    4.4.1 信号调理电路设计  33-35
    4.4.2 ADC转换电路设计  35-37
  4.5 方波脉冲输出通道  37
  4.6 模拟量输出通道  37-40
    4.6.1 电磁隔离电路的设计  37-38
    4.6.2 DAC转换电路的设计  38-40
  4.7 数字量输出通道  40-41
  4.8 智能OLED显示单元的设计  41-42
  4.9 存储器扩展  42-43
  4.10 RS485通信接口电路  43-44
  4.11 硬件电磁兼容性设计和抗干扰措施  44-45
    4.11.1 硬件电磁兼容性设计  44-45
    4.11.2 印刷电路板抗干扰设计  45
  4.12 本章小结  45-46
第5章 智能转速变送器的软件设计  46-60
  5.1 软件开发环境与开发工具  46-47
    5.1.1 STM32开发环境与工具  46-47
    5.1.2 STC89开发环境与工具  47
  5.2 软件设计原则与软件功能模块  47-49
    5.2.1 软件设计原则  47-48
    5.2.2 软件功能模块  48-49
  5.3 STM32F101C8软件设计  49-56
    5.3.1 主循环程序  49-51
    5.3.2 时间片中断程序  51-53
    5.3.3 捕获中断程序  53-54
    5.3.4 触发中断  54
    5.3.5 Uart中断  54-55
    5.3.6 频率周期法确定转速  55-56
  5.4 STC89LE58软件设计  56-59
    5.4.1 主循环程序  56-58
    5.4.2 时间片中断程序  58
    5.4.3 Uart中断程序  58-59
  5.5 软件抗干扰措施  59
  5.6 本章小结  59-60
第6章 智能转速变送器的性能测试  60-64
  6.1 A/D与D/A数据测量  60
    6.1.1 A/D数据测量  60
    6.1.2 D/A数据测量  60
  6.2 转速检测性能测试  60-62
  6.3 环境温度影响测试  62-63
  6.4 其它功能测试  63
  6.5 智能转速变送器影响量分析  63
  6.7 本章小结  63-64
第7章 总结与展望  64-65
  7.1 总结  64
  7.2 研究展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器
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