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1、文章編號(hào)：1001—9944(2015)03—0019—04基于MSP430的超聲波熱量表設(shè)計(jì)高正中，劉超，李世光，白星振，趙麗娜(山東科技大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，青島266590)摘要：文章闡述了一款基于低功耗芯片MSP430系列單片機(jī)的高精度超聲波熱量表設(shè)計(jì)。該表采用高精度時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC—GP22作為傳感器綜合處理芯片，接收并且處理超聲波換能器和鉑電阻溫度傳感器Ptl000的測(cè)量信號(hào)，利用自身的高精度計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)管道水流速和溫度的電子化測(cè)量。文中主要介紹了熱量表測(cè)量基本原理、硬件結(jié)構(gòu)以及軟件設(shè)計(jì)，最后通過(guò)行業(yè)標(biāo)
2、準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)試和結(jié)果分析，證明了設(shè)計(jì)的熱量表功耗低、穩(wěn)定性好、精確度高。關(guān)鍵詞：低功耗；MSP430；高精度；TDC—GP22；傳感器中圖分類號(hào)：TH701文獻(xiàn)標(biāo)志碼：BDesignofUltrasonicHeatMeterBasedonMSP430GAOZheng—zhong，LIUChao，UShi—guang，BAIXing—zhen，ZHAOLi—na(School0fElectricalEngineeringandAutomation，ShandongUniversityofScienceandTechnology
3、，Qingdao266590，China)Abstract：Thispaperintroducedalow-powerchipMSP430-basedhi【gh-precisionultrasonicheatmeter．Usinghish—precisiontime-digitalconverterchipTDC—GP22asaintegratedprocessingchipofsensor，receivesandprocessestheultrasoundtransducerandplatinumresistancete
4、mperaturesensorPtlO00measuredsignal，usingitsownhigh—preci—sioncalculationstoachieveelectronicmeasuringwaterflowrateandtemperatureofthepipe．Inthepaper，introducesthebasicprinciplesofthecalorimetermeasurement，hardwarearchitectureandsoftwaredesign，andfinallythroughthe
5、nextindustrystandardenvironmentaltestingandresultsanalysisprovedthatthedesignofthecalorimeterlowpowerconsumption，goodstability，highaccuracy．Keywords：lowpowerconsumption；MSP430；highprecision；TDC—GP22；sensor國(guó)內(nèi)早期使用的易磨損、壽命低的機(jī)械式熱量表設(shè)計(jì)提出了一整套超聲波熱量表的設(shè)計(jì)方案。已不能適應(yīng)現(xiàn)在的熱量計(jì)量需求，按面積
6、收費(fèi)的取暖選用超低功耗微處理器MSP430作為CPU。使用收費(fèi)制度的弊端也越來(lái)越明顯。隨著嵌入式系統(tǒng)和ACAM公司的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC—GP22作為傳感器技術(shù)的發(fā)展與完善，在熱量表設(shè)計(jì)中利用傳傳感器信號(hào)處理的集成芯片，用此來(lái)采集和處理超感器處理芯片。結(jié)合超聲波傳感器及溫度傳感器來(lái)聲波傳感器和Ptl000溫度傳感器的信號(hào)。在熱量表實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、高精度的測(cè)量已成為行業(yè)應(yīng)用趨勢(shì)。的設(shè)計(jì)方面改進(jìn)了超聲波換能器的W安裝方式．以收稿日期：2014—12—12：修訂日期：2014—12—23基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2014M
7、551934)；山東省中青年科學(xué)家獎(jiǎng)勵(lì)基金項(xiàng)目(BS2013DX012)；青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)項(xiàng)目(2013—1—38，2013—1—61)；山東科技大學(xué)教育教學(xué)研究“群星計(jì)劃”項(xiàng)目(qx2013331)作者簡(jiǎn)介：高正中(197l一)，男，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)檢測(cè)與控制；劉超(1992一)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化；李世光(1962一)，男，高級(jí)工程師，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化、控制理論與控制工程、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置。a動(dòng)化與儀表2OlS(3)田此來(lái)減小由于中國(guó)水質(zhì)原因，
8、管道壁上容易產(chǎn)生的量表由于超聲波聲程短而引起的測(cè)量誤差較大的結(jié)垢、結(jié)晶[1J對(duì)高精度測(cè)量的影響．并且增加整流片現(xiàn)狀，提出了一種可以通過(guò)延長(zhǎng)超聲波傳輸距離來(lái)設(shè)計(jì)．以此來(lái)減小由于閥門(mén)等產(chǎn)生的渦流對(duì)超聲波減小測(cè)量誤差的W型安裝方式，如圖2所示。測(cè)量精度的影響。最后在符合行業(yè)規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)多組熱表進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試
