压力传感器数据采集

题目：压力传感器数据采集摘要压力传感器是自动控制中使用最多的测量装置之一。在大型的化工项目中,几乎包含了所有压力传感器的应用:差压、绝压、表压、高压、微差压、高温、低温,以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力传感器。近年来压力传感器在市场上大热，在各类消费产品中都可以看到传感器的应用，既丰富了产品的功能又提高了产品的方便性和易用性，成为吸引消费者关注的新亮点。压力传感器具有全密封不锈钢焊接结构、小体积、高灵敏度、零点满度可调节应可用于液压、压铸、中央空调系统、恒压供水、机车制动系统轻工、机械、冶金、石化、环保、空压机等其他自动控制系统。无线技术能在短距离内用发射、接收模块代替有线电缆的连接。本文给出了一种基于无线技术的智能压力传感器数据采集系统,由数据采集发射端和接收端两部分组成。主要介绍了硬件结构设计、软件系统工作流程及测试结果,并且应用多项式标准化拟合的方法对压力值作了热零点漂移补偿,提高了传感器的测量精度及温度稳定性。该系统可以在一些特殊的场所实现信号的采集、处理和发送,解决了复杂的现场连线,并且具有成本低、可靠性好、实用性强等优点。关键词：压力传感器无线技术数据采集AbstractPressuresensorisoneofthemostfrequentlyusedmeasuringdevicesinautomaticcontrol.Inlarge-scalechemicalprojects,includingalmostallthepressuresensorapplication:differentialpressure,absolutepressure,gaugepressure,highpressure,differentialpressure,hightemperature,lowtemperature,andavarietyofmaterialsandspecialprocessingtransmissionflangetypepressuresensor.Inrecentyears,pressuresensorinthemarkethot,inawiderangeofconsumerproductscanseesensorapplication,notonlyenrichthefunctionsoftheproductandimprovetheproductsoftheconvenienceandeaseofuse,becometoattractconsumerattention,anewbrightspot.Thepressuresensorhasthewholesealingstainlesssteelweldedstructure,smallvolume,highsensitivity,zerofulladjustableshouldbeusedforhydraulic,die-casting,centralair-conditioningsystem,constantpressurewatersupply,locomotivebrakesystemlightindustry,machinery,metallurgy,petrochemical,environmentalprotection,aircompressorandotherautomaticcontrolsystem.Wirelesstechnologycanbeusedinashortdistancetotransmitandreceivemoduleinsteadofcableconnection.Inthispaper,adataacquisitionsystembasedonwirelesstechnologyispresented,whichiscomposedoftwoparts,thetransmitterandreceiver.Thispapermainlyintroducesthehardwarestructuredesign,softwaresystemworkflowandtestresults,andappliesthemethodofpolynomialfitting.Thethermalzerodriftcompensationisusedtoimprovethemeasurementaccuracyandtemperaturestabilityofthesensor.Thesystemcanrealizethesignalacquisition,processingandtransmissioninsomespecialplaces,whichcansolvethecomplicatedsceneconnection,andhastheadvantagesoflowcost,goodreliabilityandstrongpracticability.Keywords:pressuresensor,wirelesstechnology,datacollection目录一、实验目的.................................................................................1二、实验条件.................................................................................12.1开发软件.............................................................................12.2实验设备.............................................................................1三、实验设计原理与步骤..............................................................13.1压力传感器信号采集设计原理........................................13.2传感器的选用条件...........................................................13.3压力传感器的特点...........................................................23.4A/D转换原理...................................................................23.5无线发射部分...................................................................33.6无线接收部分...................................................................43.7软件部分设计...................................................................5四、实验结果分析及总结..............................................................7参考文献.........................................................................................81一、实验目的1、由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号。2、通过本次实验，同学们可以加深对A/D转换器、单片机及系统仿真软件的了解。二、实验条件2.1开发软件KeilC51是Keilsoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。KeilC51软件提供了丰富的库数据和功能强大的集成开发调试工具μVision2全是windows界面。keilC51生成的目标代码的效率之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。Keil的版本目前是V7版本，他是很优秀的8051C编译器。2.2实验设备（1）传感器（2）程控放大器（3）A/D转换器ICL7135（4）无线发射与接收电路（5）计算机三、实验设计原理与步骤3.1压力传感器信号采集设计原理数据采集系统是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。图一为压力传感器通过无线来进行信号采集的系统图。3.2传感器的选用条件（1）转换范围与被测量实际变化范围相一致（2）转换精度转换速度应符合整机要求（3）能满足被测介质和使用环境的特殊要求（4）能满足用户对可靠性和可维护性的要求3.3压力传感器的特点（1）.传感器的量程和功能都得到了进一步扩展，能实现对基本参数和特殊参数的测量，满足不同场合的需要。（2）.传感器的灵敏度和测量精度也同时得到了提高，对于微弱信号测量，各种信号的校正和补偿都可以实现，测量数据可以根据需要进行存储。（3）.数据测量的稳定性和可能性得到提升，减小外界环境对压力传感器输出干扰，可以对测量有选择性地进行。（4）.能够实现自我诊断功能，对发生故障的部位能及时且准确地进行锁定，故障状态迅速识别，解决一些通过硬件不能实现的问题。（5）.信号输出形式和接口选择更为多样，通信距离得到更大提高。3.4A/D转换原理ICL7135是高精度四位半CMOS双积分型A/D转换器,具有如下特点:(1)转换速度为3～10次/s,分辨率相当于14位二进制数,转换误差为±1LSB,转换精度高。(2)量程范围0～1.9999V。(3)对输入的模拟信号过(欠)量程能够识别;具有自动转换和自动调零功能,可保证零点在常温下的长期稳定性。(4)与单片机可直接连接,不需地址选择信号。当ICL7135工作于双极性情况时,时钟最高频率为125kHz,可采用555定时器作为ICL7135的CLK时钟输入。当ICL7135的积分器在积分过程中(对信号积分和反向积分),其BUSY端输出高电平,积分器反向积分过零后输出低电平。ICL7135的POL端为极性输出端。当输入信号为正时POL输出高电平;当输入信号为负时POL输出为低电平。B1、B2、B4、B8是BCD码输出端。A/D转换器的基准电压的精度和稳定性是影响转换精度的主要因素。为保证ICL7135的转换精度,我们采用高准确度、低温漂的带隙基准电压源MC1403向其提供1V的基准电压。A/D转换器与单片机的基本连线见图2。3.5无线发射部分发射电路部分由PT2262编码器和F05发射模块组成。其中PT2262是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码电路,能将数据和地址编译成代码的波形。它最大有12位(A0～A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),共有531441种地址代码。最大有6位(D0～D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出。F05具有较宽的工作电压范围及低功耗特性,当发射电压为3V时,发射电流约2mA,发射功率较小,12V为最佳工作电压,具有较好的发射效果,发射电流约5～8mA,大于12V直流功耗增大,有效发射功率不再明显提高。F05系列采用AM方式调制以降低功耗,数据信号停止,发射电流降为零。数据电平应接近F05的实际工作电压以获得较高的调制效果,F05对过宽的调制信号易引起调制效率下降,收发距离变近。当高电平脉冲宽度在0.08～1ms时发射效果较好,大于1ms后效率开始下降;当低电平区大于10ms,接收到的数据第一位极易被干扰(即零电平干扰)而引起不解码。如采用CPU编译码可在数据识