单片机的气体微流量检测装置设计(附件)【字数：11434】
摘 要摘 要气体微流量检测装置是一种被广泛应用于工业中用来测量气体泄露的必备设备。这种仪表可以显示气体通过的流量，让使用者直观的检测气体流量的数值以判断是否发生气体泄露。气体微流量检测装置，一般由传感器，单片机和显示装置构成，通过传感器接受模拟信号，之后由单片机转化为数字信号在显示装置中显示数据。相对于以前应用的老式气体微流量装置，单片机构成的气体微流量检测装置可以更灵敏的和精确的测量气体的微流量数值，对现代社会的工业化生产有着重要的价值。本文介绍的就是基于MP430F2的气体微流量检测装置设计。本文完成了基于MP430F2的气体微流量检测装置的设计和运行，实现了充分利用硬件资源，将传感器发出的模拟信号转化成数字信号并显示的目的。软件硬件设计互相结合，整个系统具有可靠，方便的优点。成品对基于单片机的气体微流量装置设计领域有一定的参考价值。???关键词单片机；传感器；气体微流量
Keywords: MCU；Transducer；Gas micro flow 目录
第一章 绪论 1
1.1 研究内容及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究目的及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 论文章节概述 3
第二章 总体方案设计 4
2.1 压强与流量的转换 4
2.2 流量补偿设计 4
2.3 硬件选择 6
2.3.1传感器的选择 6
2.3.2开发板的选择 7
2.3.3 液晶显示屏的选择 8
2.4 软件选择 8
2.5 数据采集端流程设计 8
2.6 系统结构和工作原理 9
2.7 本章小结 11
第三章 系统硬件设计 12
3.1 硬件系统概述 12
3.2 MP430F2CPU简介 12
3.3 电源电路设计 14
3.4 复位电路设计 15
3.5 时钟电路设计 15
3.6 ADC电路设计 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.7 液晶显示装置 17
3.8 本章小结 18
第四章 系统软件设计 19
4.1 软件系统概述 19
4.2 开发语言 19
4.3 中断程序设置 19
4.5 ADC程序设计 20
4.6 报警程序设计 21
4.7 主程序设计 22
4.7 本章小结 22
第五章 数据处理和分析 23
5.1 回归分析 23
5.2 回归分析步骤 25
5.3 实验数据 26
5.4 验证数据 26
5.5 误差分析 27
5.6 本章小结 27
第六章 结论 29
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 研究内容及意义
1.1.1 研究背景
气体流量指的是气体单在位时间内流过的体积。对于工厂而言很多有泄露危险的气体，是需要随时被严格监督流量的，会将这个数值限定的特别小特别精确，于是就产生了气体微流量这一个定义。每年我国由于各种危险气体泄漏造成的财产和人民安全损失不在少数。仅仅2014年全年不完全统计约30起危险气体泄漏事件发生。但是其中大部分的事故都是由于泄漏后没有能够及时检测到，从而也没有能够采取合适及时的处理手段，才导致了严重的后果。因此，检测气体微流量在社会上的意义重大，煤气泄漏，工厂的一切特定气体泄露都需要检测。
在这种情况下，气体的微流量检测装置也就成为了现代工业生产必不可少的一部分。以前的微流量测定仪都利用庞大和复杂的实物组合而成，由于长期使用，会有元器件不断老化的问题，最后造成控制的精度会达不到标准。在这种情况下工业生产迫切需要先进的能够比较敏锐而且精确，操作简单的气体微流量检测装置的问世。
1.1.2 研究目的及意义
在科技迅速发展的今天，嵌入式系统技术不断更新换代，对核心处理器的性能要求越来越高，传统的51单片机处理能力十分有限，片上集成的资源越来越难以满足多样化的需求[1]。因此有必要跟紧电子技术发展的前沿，研究单片机的新技术进展，熟悉新芯片的性能，掌握能用设计的能力，为设计有高竞争力和高性价比的成品打下结实基础。
本文将压力传感器和MP430的单片机应用于气体微流量检测装置的设计，提供了一种低成本，操作简单，性能优秀并且感应灵敏，响应时间短的检测装置设计思路。运用压力传感器接受由气体压力漏斗发出来的模拟气体压强，之后通过相关的计算将压强转化为流量，通过显示屏显示出来，完成了检测部分的功能。
同时在得到了数据后通过回归分析的数学方法来验证本次实验数据测量的准确性。通过这款装置可以比较初步的实现气体微流量的检测功能。对将来的气体微流量检测装置应用在单片机领域有一定的参考价值。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外从80世纪初就在气体微流量检测装置方面有了比较成熟的理论系统，同时大规模的实践取得了良好的效果实现了对象气体种类多样化、研究的精度准确、响应的时间短等巨大的进步。从90世纪初早已深入到了各个领域例如环境保护，资源调查，医疗诊断，生物工程，工业生产，宇宙开发，海洋探测，甚至文物保护，并且随着时间的不断推移甚至应用到了国外人们的日常生活中用来检测家庭天然气的泄露。
同样微流量测定装置的生产公司也从原本单一公司变成了多家竞争的局面，不同的产品类型和侧重点以及特色满足了来自各行各业的使用者们的偏好。比如霍尼韦尔公司，该公司联合了界著名的保安系统制造商WSE（西屋）、C&K、ADEMCO（安定宝）和防火系统制造商SystemSensor(盛塞尔)、Notifire等公司，吸取了大量的先进资金和技术，为世界的炼油、石化、造纸、化工、发电、石油天然气、钢铁、建材及食品饮料工业，商业建筑物等相关的先进控制技术提供了各种各样的满足需求的成品装置[2]。这些行业已经对气体微流量检测装置有着越来越高的精度需要，使用的大幅上涨，在亚洲国家，如日本，印度和韩国的快速工业化，北美和欧洲各种比较终端化的产业不断发展，亚太和中东地区的智能城市基础设施建设等，这些都和气体微流量检测装装置有着密不可分的联系。在过去的几年中，各种品牌竞争十分激烈，加速推进了发展进程。
Keywords: MCU；Transducer；Gas micro flow 目录
第一章 绪论 1
1.1 研究内容及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究目的及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 论文章节概述 3
第二章 总体方案设计 4
2.1 压强与流量的转换 4
2.2 流量补偿设计 4
2.3 硬件选择 6
2.3.1传感器的选择 6
2.3.2开发板的选择 7
2.3.3 液晶显示屏的选择 8
2.4 软件选择 8
2.5 数据采集端流程设计 8
2.6 系统结构和工作原理 9
2.7 本章小结 11
第三章 系统硬件设计 12
3.1 硬件系统概述 12
3.2 MP430F2CPU简介 12
3.3 电源电路设计 14
3.4 复位电路设计 15
3.5 时钟电路设计 15
3.6 ADC电路设计 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.7 液晶显示装置 17
3.8 本章小结 18
第四章 系统软件设计 19
4.1 软件系统概述 19
4.2 开发语言 19
4.3 中断程序设置 19
4.5 ADC程序设计 20
4.6 报警程序设计 21
4.7 主程序设计 22
4.7 本章小结 22
第五章 数据处理和分析 23
5.1 回归分析 23
5.2 回归分析步骤 25
5.3 实验数据 26
5.4 验证数据 26
5.5 误差分析 27
5.6 本章小结 27
第六章 结论 29
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 研究内容及意义
1.1.1 研究背景
气体流量指的是气体单在位时间内流过的体积。对于工厂而言很多有泄露危险的气体，是需要随时被严格监督流量的，会将这个数值限定的特别小特别精确，于是就产生了气体微流量这一个定义。每年我国由于各种危险气体泄漏造成的财产和人民安全损失不在少数。仅仅2014年全年不完全统计约30起危险气体泄漏事件发生。但是其中大部分的事故都是由于泄漏后没有能够及时检测到，从而也没有能够采取合适及时的处理手段，才导致了严重的后果。因此，检测气体微流量在社会上的意义重大，煤气泄漏，工厂的一切特定气体泄露都需要检测。
在这种情况下，气体的微流量检测装置也就成为了现代工业生产必不可少的一部分。以前的微流量测定仪都利用庞大和复杂的实物组合而成，由于长期使用，会有元器件不断老化的问题，最后造成控制的精度会达不到标准。在这种情况下工业生产迫切需要先进的能够比较敏锐而且精确，操作简单的气体微流量检测装置的问世。
1.1.2 研究目的及意义
在科技迅速发展的今天，嵌入式系统技术不断更新换代，对核心处理器的性能要求越来越高，传统的51单片机处理能力十分有限，片上集成的资源越来越难以满足多样化的需求[1]。因此有必要跟紧电子技术发展的前沿，研究单片机的新技术进展，熟悉新芯片的性能，掌握能用设计的能力，为设计有高竞争力和高性价比的成品打下结实基础。
本文将压力传感器和MP430的单片机应用于气体微流量检测装置的设计，提供了一种低成本，操作简单，性能优秀并且感应灵敏，响应时间短的检测装置设计思路。运用压力传感器接受由气体压力漏斗发出来的模拟气体压强，之后通过相关的计算将压强转化为流量，通过显示屏显示出来，完成了检测部分的功能。
同时在得到了数据后通过回归分析的数学方法来验证本次实验数据测量的准确性。通过这款装置可以比较初步的实现气体微流量的检测功能。对将来的气体微流量检测装置应用在单片机领域有一定的参考价值。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外从80世纪初就在气体微流量检测装置方面有了比较成熟的理论系统，同时大规模的实践取得了良好的效果实现了对象气体种类多样化、研究的精度准确、响应的时间短等巨大的进步。从90世纪初早已深入到了各个领域例如环境保护，资源调查，医疗诊断，生物工程，工业生产，宇宙开发，海洋探测，甚至文物保护，并且随着时间的不断推移甚至应用到了国外人们的日常生活中用来检测家庭天然气的泄露。
同样微流量测定装置的生产公司也从原本单一公司变成了多家竞争的局面，不同的产品类型和侧重点以及特色满足了来自各行各业的使用者们的偏好。比如霍尼韦尔公司，该公司联合了界著名的保安系统制造商WSE（西屋）、C&K、ADEMCO（安定宝）和防火系统制造商SystemSensor(盛塞尔)、Notifire等公司，吸取了大量的先进资金和技术，为世界的炼油、石化、造纸、化工、发电、石油天然气、钢铁、建材及食品饮料工业，商业建筑物等相关的先进控制技术提供了各种各样的满足需求的成品装置[2]。这些行业已经对气体微流量检测装置有着越来越高的精度需要，使用的大幅上涨，在亚洲国家，如日本，印度和韩国的快速工业化，北美和欧洲各种比较终端化的产业不断发展，亚太和中东地区的智能城市基础设施建设等，这些都和气体微流量检测装装置有着密不可分的联系。在过去的几年中，各种品牌竞争十分激烈，加速推进了发展进程。
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