题目：基于霍尔开关的科氏流量计传感单元研究及USB通信设计

基于科里奥利定律的粉料流量计由于其测量精度高，在工业现场应用逐渐广泛。由北京航空航天大学和冀东集团合作研发的科里奥利粉料流量计（以下简称科氏流量计）已经在工业现场得到广泛应用，该流量计测量精度优于±0.5%，并能够稳定运行。但是，通过流量计的现场运行现状分析发现，该流量计仍然存在不足。主要问题包括以下两个方面内容。

首先，传感单元可靠性差。目前，流量计的传感单元是基于光电开关传感器设计的，由于光电开关传感器在环境恶劣的工业现场的局限性，导致流量计传感单元稳定性较差，使用寿命短。

其次，目前该流量计与上层控制程序之间通过RS-232串行通信，现场运行时串口通信问题发生频率较高，导致数据丢失，用户无法正常进行流量数据采集和分析，给后续的粉料流量控制算法研究带来困难。另一方面，在实际运行时，上层应用程序无法对当前通信状态进行实时监测，不利于流量计各外设设备的实时控制和状态监测。

本文首先对流量计作了整体介绍，着重介绍原系统的传感单元测量原理，并分析其稳定性不足的原因。基于此，提出基于霍尔开关传感器的科氏粉料流量计传感单元设计方案，并着重介绍了该方案的测量精度分析、方案设计和相关实验验证和改进。

其次，针对RS-232通信方式的局限性，本文提出了基于USB的科氏粉料流量计通信设计，并详细介绍了该通信方案的详细设计和通信测试过程。

最后，针对于现有流量计测控系统存在的问题进行相应的优化设计。