基于單片機(jī)的數(shù)字式壓力測(cè)量?jī)x的研究

　　壓力是重要的熱工參數(shù)之一，各種氣體、液體的壓力測(cè)量在生產(chǎn)生活、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此，研究開發(fā)高性能的數(shù)字壓力測(cè)量系統(tǒng)對(duì)于促進(jìn)信息技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展、提高設(shè)備的性能及自動(dòng)化水平具有不可低估的意義。其中壓阻式壓力傳感器以其靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、易于微型化等特點(diǎn)，而獲得廣泛應(yīng)用。由于擴(kuò)散硅的壓阻系數(shù)是溫度的函數(shù)，使得壓阻式壓力傳感器存在零點(diǎn)溫度漂移，這是影響壓力測(cè)量系統(tǒng)精度的主要因素。本文采用軟件算法實(shí)現(xiàn)了壓力傳感器的溫度補(bǔ)償，提高了整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。所設(shè)計(jì)的數(shù)字壓力測(cè)量?jī)x具有壓力測(cè)量精度高，并且主機(jī)與壓力模塊之間為數(shù)字通訊，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　首先，論文分析了壓阻式壓力傳感器的工作原理，以及影響傳感器溫度漂移的主要因素。本文根據(jù)壓力傳感器在工作時(shí)的被測(cè)壓力對(duì)應(yīng)的電壓值以及體電阻隨溫度變化而產(chǎn)生的電壓值，建立了徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件補(bǔ)償模型。其中采用 K 均值和最小二乘法混合的方法對(duì)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，使網(wǎng)絡(luò)能夠更好的逼近系統(tǒng)的輸入輸出模型，進(jìn)而達(dá)到對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｓ捎谲浖a(bǔ)償法具有精度高、速度快、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，使得壓力測(cè)量精度得到顯著改善。

　　本文所設(shè)計(jì)的壓力測(cè)量系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)字存儲(chǔ)、溫度補(bǔ)償處理、數(shù)字通信等功能，能夠精確的測(cè)出壓力。設(shè)計(jì)中的硬件電路主要分為五個(gè)部分：一是輸入部分主要是將被測(cè)壓力物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，主要是利用惠斯登電橋的工作原理采集壓力信號(hào)。二是 A/D 轉(zhuǎn)換部分主要是利用外圍 AD7190 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。三是 MSP430F5310 微處理器部分的電路，包括時(shí)序控制和運(yùn)算。四是下位機(jī)通訊部分，實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)的數(shù)字通訊。五是電源管理部分，主要實(shí)現(xiàn)±5V 模擬電源電壓和±3.3V 數(shù)字電源電壓的輸出。軟件包括兩個(gè)部分：一是采用 C 語(yǔ)言的模塊化設(shè)計(jì)方式，完成任務(wù)的激活、查詢、執(zhí)行，觸發(fā)中斷和數(shù)據(jù)通訊等工作。二是用 VB 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示和保存等功能。