一种智能仪表辅助教学设备的完善

摘要

自制教学设备能够拓宽教学实验内容，提高相关设计人员的业务素质，也为学生提供了更好的实验条件。目前，国内许多高校都在积极地进行这方面的尝试与研究。 鉴于上述情况，本课题结合自动化、测控技术与仪器等专业课程的教学实际，设计了一种基于HART协议的辅助教学设备。该教学设备集检测（温度和流量）、计算、显示和通信于一体，能够满足多参数测量。 首先，针对教学设备的国内外发展概况，明确了本课题的研究内容，并根据教学设备的设计理念，制定了完善的设计方案和设计思想；然后，系统地介绍了教学设备中各个模块的工作原理及其硬件结构，另外，综述了HART通信协议，并对教学设备的软件实现方法进行了详细的阐述。 设计中采用模块化的设计思想，将整个设备按功能划分为不同的模块，独立设计完成。本系统由温度模拟转换模块、涡街模拟转换模块和数字信号处理模块三部分组成。温度和涡街模拟转换模块将被测信号调理成单片机可以采集的信号；数字信号处理模块通过单片机对输入的信号进行采集、分析、计算，得到所需数据，再将各种数据送到液晶显示器上显示。最后，基于此教学设备所能开展的实验，对每个实验进行了测试及分析，基本实现了预定的任务。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 论文选题背景和意义

1.2教学设备的国内外发展概况

1.3 论文研究内容及设计方案

1.3.1 论文研究内容

1.3.2设计方案

1.4辅助教学设备的设计思想

1.4.1模块化设计

1.4.2中间变量设计

1.4.3设备面板设计

第2章辅助教学设备的硬件设计

2.1 辅助教学设备的硬件设计

2.2温度模拟转换模块

2.2.1温度测量原理

2.2.2温度变送器

2.3涡街模拟转换模块

2.3.1流量测量原理

2.3.2涡街信号转换电路

2.4数字处理模块

2.4.1 数据采集

2.4.2 EEPROM读写电路

2.4.3 D／A输出和电源模块

2.4.4 LCD显示模块

2.4.5 HART协议通信模块的硬件电路

第3章辅助教学设备的软件设计

3.1 辅助教学设备的软件设计

3.2主程序设计

3.3测控程序设计

3.3.1 数据采集程序设计

3.3.2数据处理程序设计

3.3.3 D／A输出程序设计

3.3.4 LCD显示程序设计

3.4 HART通信模块的设计

3.4.1 HART协议简介

3.4.2 HART协议通信模块的软件设计

3.4.3浮点数转化程序

3.5软件的抗干扰设计

第4章实验及结果的分析

4.1温度变送器测试

4.2涡街模块电路分析及频率测量实验

4.2.1前置放大器分析

4.2.2滤波限幅电路的分析

4.2.3施密特整形电路的分析

4.2.4涡街模块中间接点波形及频率信号测量

总结与展望

参考文献

附录

致谢