基于以太网的金属转子流量计通信系统研究与设计

摘要

随着计算机网络应用的日益普遍和嵌入式Internet的迅猛发展，嵌入式设备在实现企业信息化和对各种设备进行监控方面的应用越来越广泛。因此，如何设计一套具有嵌入式网络接入和监控功能的金属转子流量计通信系统将很有意义。 本课题以金属转子流量计为研究对象，研究的主要内容是流量传感技术和流量计的嵌入式网络接入技术，实现对流量的测量和流量计的网络化，在此基础上构建了一个具有流量测量、网络监控、流量信息管理和发布功能的通信系统。 系统由金属转子流量计和嵌入式通信转换器两部分组成。金属转子流量计采用MSP430F149为核心控制器，HMC1501传感器为测量元件，主要完成对流量的高精度测量并输出两线制4～20mA．电流信号。系统中利用软件对流量计进行标定和温度补偿，提高系统测量精度。通信转换器采用ARM920T核的微处理器为控制器，以Linux操作系统作为软件开发平台，实现了嵌入式数据库SQLite，用于管理流量数据、用户资料等信息，采用LigHTTPd服务器与PHP技术相结合的方法，对流量信息进行发布。流量计与嵌入式通信转换器之间采用Modbus协议进行通信。 论文涉及传感器技术、嵌入式Internet技术、嵌入式操作系统、电路设计等多方面的内容。论文的创新点在于用嵌入式通信转换器代替PC机完成流量监控，采用嵌入式数据库管理流量信息。本系统采用的通信方案有效地利用了网络资源，节约了成本，并且可以在恶劣环境下正常工作。嵌入式通信转换器采用标准化设计，具有可扩展性，因此具有一定的实用价值和推广价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2课题的研究现状

1.3课题研究的主要内容

1.4论文的结构

第二章金属转子流量计通信系统总体设计

2.1系统分析

2.1.1系统待解决的问题

2.1.2系统功能目标

2.2系统主要技术方案

2.3系统总体结构设计

本章小结

第三章金属转子流量计的研究与设计

3.1金属转子流量计总体设计

3.2数据采集单元

3.2.1金属转子流量计传感器部分设计

3.2.2数据采集模块

3.3电流环输出单元

3.4通信接口单元

3.5流量及温度标定单元

3.5.1流量标定

3.5.2温度标定

3.6温度补偿与流量计算

3.7流量计工作流程

本章小结

第四章金属转子流量计通信系统转换器的设计

4.1通信转换器硬件设计

4.2通信转换器硬件主要模块设计

4.2.1核心控制模块和存储模块

4.2.2以太网通信接口设计

4.3嵌入式通信转换器软件平台搭建

4.3.1交叉编译环境的建立

4.3.2嵌入式通信转换器上Linux系统的实现

本章小结

第五章金属转子流量计通信系统转换器的软件设计

5.1通信转换器软件设计

5.1.1通信转换器软件方案设计

5.1.2通信转换器软件功能模块设计

5.2通信转换器信息管理实现

5.2.1嵌入式数据库选型和分析

5.2.2通信转换器上SQLite的实现

5.2.3通信转换器中信息管理实现

5.3 ModBus协议在系统中的应用

5.3.1 ModBus协议分析

5.3.2通信转换器中ModBus协议实现

5.3.3金属转子流量计中ModBus协议实现

5.4通信转换器Web功能的实现

5.4.1 Web服务原理分析

5.4.2 Web功能实现方案设计

5.4.3通信转换器中Web服务器实现

5.4.4实时信息发布的实现

5.4.5 Web服务安全性分析

本章小结

第六章系统测试

6.1系统测试目标

6.2金属转子流量计精度测试

6.3系统测试网络组建和配置

6.4 Web服务功能测试

6.4.1 Web监控功能测试

6.4.2 Web响应时间测试

本章小结

第七章结论与展望

参考文献

附录

致谢