一种基于三点法的矩形渠道流量自动检测系统

摘要

我国是一个水资源匮乏的国家，同时也是一个农业大国。现阶段灌区灌溉用水的不合理利用是造成农业水资源大量流失的主因，对传统量水设备及量水方法的革新势在必行。明渠流量检测在农业生产中有着举足轻重的地位，它直接关系着灌溉用水利用率的高低及灌溉管理水平。而当前若干种类型的流量检测装置的适用范围常常受到自身不足之处和使用条件的制约，如造价高、安装的技术性要求较高、抗干扰能力差等等。针对这些存在的问题，结合当前国内外输配水渠道普遍采用的是矩形断面形式的特点，本课题研究并设计了一种基于三点法的矩形渠道流量自动检测系统。
　　该系统采用了水文测验行业中经典的“三点法”进行流速的推算，并以推算出的水流流速与体积流量的关系进一步得出具体的流量值。我们把该系统的采集板置于待测的渠道中进行水压信号的采集，并将采集到的信号传递给控制板，由控制板完成信号的运算并控制着显示模块的实时显示。本设计完成的工作包括以下内容:
　　(1)针对目前国内外输配水渠道的特点及其它测流装置存在的问题，提出了设计一种基于三点法的流量检测系统，为流量的实时检测提供了便利。
　　(2)设计了该系统的硬件电路部分，包括信号采集电路、A/D转换电路、单片机电路及电源电路等。
　　(3)使用Keil uVision2编译器与Visual Basic语言编写了该系统的软件程序部分，包括上位机的运行软件、下位机的运行软件以及两者之间的通信软件。
　　(4)完成了该系统的软硬件调试，并进行了相关的试验及数据分析，验证了该系统能够进行明渠流量的实时检测。
　　(5)提出了该系统的改进方案。
　　本设计将测流技术与传感技术、自动控制技术进行了有机的结合。采用基于三点法的矩形渠道流量自动检测系统进行流量的实时检测，减少了人力物力的投入、对外部环境影响小且易于安装维护，对未来明渠流量检测行业的发展有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的及意义

1．2 测流装置的国内外发展现状

1．3 课题的提出及特点

1．4 课题研究的内容

1．5 本章总结

第二章 基于三点法的矩形渠道流量计的设计

2．1 基于三点法的矩形渠道流量计的工作原理

2．2 基于三点法的矩形渠道流量计的结构设计

2．2．1 流量计的外部结构的设计

2．2．2 流量计的电气结构的设计

2．3 感应电路压力传感器的选择

2．4 本章小结

第三章 系统的硬件电路设计

3．1 信号采集电路的设计

3．2 A／D转换部分的设计

3．3 单片机电路设计

3．3．1 复位电路设计

3．3．2 时钟电路设计

3．3．3 串行接口设计

3．3．4 显示电路设计

3．4 电源模块的电路设计

3．4．1 3V直流稳压电源的设计

3．4．2 5V直流稳压电源的设计

3．4．3 ±12V直流稳压电源的设计

3．5 本章小结

第四章 系统的软件程序设计

4．1 下位机运行软件的设计

4．1．1 8051单片机的Keil uVision2编译器简介

4．1．2 主程序流程图

4．1．3 A／D转换程序设计

4．1．4 数码显示部分的软件设计

4．2 通信软件的设计

4．3 上位机运行软件的设计

4．4 本章小结

第五章 系统的测试与实现

5．1 系统的调试

5．1．1 硬件调试

5．1．2 软件调试

5．2 试验结果及数据分析

5．3 本章小结

第六章 全文总结及展望

6．1 总结

6．2 系统的改进

6．3 展望

参考文献

附录

致谢

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