基于MSP430的超声波热量表设计.pdf

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1、文章编号：1001—9944(2015)03—0019—04基于MSP430的超声波热量表设计高正中，刘超，李世光，白星振，赵丽娜(山东科技大学电气与自动化工程学院，青岛266590)摘要：文章阐述了一款基于低功耗芯片MSP430系列单片机的高精度超声波热量表设计。该表采用高精度时间数字转换芯片TDC—GP22作为传感器综合处理芯片，接收并且处理超声波换能器和铂电阻温度传感器Ptl000的测量信号，利用自身的高精度计算来实现管道水流速和温度的电子化测量。文中主要介绍了热量表测量基本原理、硬件结构以及软件设计，最后通过行业标

2、准环境下测试和结果分析，证明了设计的热量表功耗低、稳定性好、精确度高。关键词：低功耗；MSP430；高精度；TDC—GP22；传感器中图分类号：TH701文献标志码：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国内早期使用的易磨损、寿命低的机械式热量表设计提出了一整套超声波热量表的设计方案。已不能适应现在的热量计量需求，按面积

6、收费的取暖选用超低功耗微处理器MSP430作为CPU。使用收费制度的弊端也越来越明显。随着嵌入式系统和ACAM公司的时间数字转换芯片TDC—GP22作为传感器技术的发展与完善，在热量表设计中利用传传感器信号处理的集成芯片，用此来采集和处理超感器处理芯片。结合超声波传感器及温度传感器来声波传感器和Ptl000温度传感器的信号。在热量表实现长寿命、高精度的测量已成为行业应用趋势。的设计方面改进了超声波换能器的W安装方式．以收稿日期：2014—12—12：修订日期：2014—12—23基金项目：中国博士后科学基金项目(2014M

7、551934)；山东省中青年科学家奖励基金项目(BS2013DX012)；青岛经济技术开发区项目(2013—1—38，2013—1—61)；山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目(qx2013331)作者简介：高正中(197l一)，男，副教授，硕士生导师，研究方向为计算机检测与控制；刘超(1992一)，男，硕士研究生，研究方向为电力系统及其自动化；李世光(1962一)，男，高级工程师，硕士生导师，研究方向为电力系统及其自动化、控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置。a动化与仪表2OlS(3)田此来减小由于中国水质原因，

8、管道壁上容易产生的量表由于超声波声程短而引起的测量误差较大的结垢、结晶[1J对高精度测量的影响．并且增加整流片现状，提出了一种可以通过延长超声波传输距离来设计．以此来减小由于阀门等产生的涡流对超声波减小测量误差的W型安装方式，如图2所示。测量精度的影响。最后在符合行业规定的现场对多组热表进行了测试。测试