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基于STM32F103的智能壓力變送器系統硬件設計

閱讀:859發布時間:2013-7-18

 隨著電子技術的發展,工業過程控制對壓力變送器性能的要求也日益提高,濺射薄膜傳感器利用陶瓷介質代替了傳統的應變式壓力傳感器的粘貼膠層,使其在穩定性、耐高溫、高輸出阻抗等性能方面得到了極大的提高。然而其測量壓力值仍然會受到溫度等外部因素影響而產生系統特性漂移,如零點漂移、靈敏度漂移等是傳感器系統zui主要的干擾量n 。傳統壓力傳感器主要采用硬件來消除其影響,但成本高,適應性較差,而在壓力傳感器與微控制器相結合的智能壓力變送器系統中,主要通過軟件來實現,這種方法省去了復雜的硬件電路設計,簡化了裝置,并且可以發揮微控制器的智能作用,成本低、適應性廣。

 
1 系統硬件設計
系統結構主要包括薄膜壓力傳感器、信號調理電路、嵌入式微處理器、數/模轉換器和液晶顯示等模塊,系統原理框圖如圖1所示。薄膜傳感器輸出的微弱信號通過信號調理電路進行放大后,由模/數轉換器AD7799將模擬信號轉換成數字信號后送至微處理器進行非線性補償、溫度補償等一系列的數據處理,zui終通過無線通信模塊將測量數據實時的傳送到數據中心,用以管理人員進行監控p]。智能型壓力變送器采用壓力傳感器和溫度傳感器分別測量兩個目標參量,利用線性回歸分析法,將兩個輸出信息進行融合處理,從而提高兩個目標參量的測量精度。
1.1 嵌入式微處理器
在智能壓力變送器硬件電路的設計中,關鍵是采用STM32F103微處理器來實現信號的補償運算和通信的控制。STM32F103是一款中等容量增強型的低功耗ARM處理器,其核心帶有128 KB閃存程序存儲器,高達20 KB的SRAM,處理器工作電壓為2.0—3.6 V,并且帶有可編程電壓檢測器(PVD),zui低工作電流為0.1 A,有3種低功耗工作模式:睡眠模式、停機模式和待機模式,其中在待機模式下內部電壓調壓器被關閉,因此所有的內部1.8 V部分的供電被切斷;PLL,HSI的RC振蕩器和HSE晶體振蕩器也被關閉,從而實現工作的低功耗。微處理器內部集成有2個8通道的12位ADC模,數轉換器,1 s的轉換時間,同時帶有2個I C接口、2個USART接口、2個SPI接口、1個CAN接口和USB全速接口,方便各種通信數據的傳送。

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