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基于单片机的数字式压力测量仪的研究
二林
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压力是重要的热工参数之一，各种气体、液体的压力测量在生产生活、工业现场、科学实验等领域有着广泛的应用。因此，研究开发高性能的数字压力测量系统对于促进信息技术及自动化技术的发展、提高设备的性能及自动化水平具有不可低估的意义。其中压阻式压力传感器以其灵敏度高、动态响应好、易于微型化等特点，而获得广泛应用。由于扩散硅的压阻系数是温度的函数，使得压阻式压力传感器存在零点温度漂移，这是影响压力测量系统精度的主要因素。本文采用软件算法实现了压力传感器的温度补偿，提高了整个系统的测量精度。所设计的数字压力测量仪具有压力测量精度高，并且主机与压力模块之间为数字通讯，抗干扰能力强等特点。
首先，论文分析了压阻式压力传感器的工作原理，以及影响传感器温度漂移的主要因素。本文根据压力传感器在工作时的被测压力对应的电压值以及体电阻随温度变化而产生的电压值，建立了径向基神经网络软件补偿模型。其中采用 K 均值和最小二乘法混合的方法对径向基神经网络的参数进行了调整，使网络能够更好的逼近系统的输入输出模型，进而达到对测量数据进行补偿的目的。由于软件补偿法具有精度高、速度快、稳定性好、可靠性高等优点，使得压力测量精度得到显著改善。
本文所设计的压力测量系统具有数据采集、数字存储、温度补偿处理、数字通信等功能，能够精确的测出压力。设计中的硬件电路主要分为五个部分：一是输入部分主要是将被测压力物理量转换成电信号，主要是利用惠斯登电桥的工作原理采集压力信号。二是 A/D 转换部分主要是利用外围 AD7190 转换器进行数据的转换。三是 MSP430F5310 微处理器部分的电路，包括时序控制和运算。四是下位机通讯部分，实现与 PC 机的数字通讯。五是电源管理部分，主要实现±5V 模拟电源电压和±3.3V 数字电源电压的输出。软件包括两个部分：一是采用 C 语言的模块化设计方式，完成任务的激活、查询、执行，触发中断和数据通讯等工作。二是用 VB 语言实现了上位机数据显示和保存等功能。
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