壓力變送器信號(hào)調(diào)理模塊及通信模塊設(shè)計(jì)
信號(hào)調(diào)理模塊的功能主要是將壓力變送器的傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，以滿(mǎn)足輸出需要的范圍。本設(shè)計(jì)中采用AD公司生產(chǎn)的儀表放大器AD620。這是一款低功耗、高精度的儀表放大器，僅需要一個(gè)外部電阻就可設(shè)置增益，增益范圍為1～10 000，且具有低失調(diào)電壓(zui大5O V)和低失調(diào)漂移(zui大0．6~V／~C)等特性。如圖2所示，尺 。為增益調(diào)節(jié)電阻，用OP07構(gòu)成一個(gè)電壓跟隨器來(lái)調(diào)節(jié)AD620的零點(diǎn)” 。
壓力變送器通信模塊設(shè)計(jì)
利用無(wú)線通信模塊ZigBee來(lái)實(shí)現(xiàn)GSM，CDMA，3G，WiFi多種通信網(wǎng)絡(luò)的連接，利用GPS模塊實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星的連接。在各網(wǎng)絡(luò)下，通過(guò)ZigBee來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)的自主組網(wǎng)。將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到中心服務(wù)器。
系統(tǒng)軟件部分主要是微處理器內(nèi)部非線性補(bǔ)償計(jì)算、通信數(shù)據(jù)控制和液晶顯示的程序設(shè)計(jì) ，此外，信息融合的算法和非線性補(bǔ)償過(guò)程中涉及矩陣運(yùn)算，需要建立矩陣運(yùn)算函數(shù)庫(kù)。
． 1 微處理器程序設(shè)計(jì)
微處理器的程序設(shè)計(jì)根據(jù)壓力變送器低功耗工作的不同狀態(tài)分為：睡眠模式、停機(jī)模式和待機(jī)模式。進(jìn)入程序入口。系統(tǒng)默認(rèn)為工作模式，定時(shí)采集壓力和溫度信息，通過(guò)zui小二乘法補(bǔ)償后，輸出數(shù)字信號(hào)。在不采集數(shù)據(jù)的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)人睡眠模式，該模式下系統(tǒng)將關(guān)閉CPU和相關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)，保持低功耗狀態(tài)，直到收到采樣命令時(shí)再重新進(jìn)入工作模式，從而達(dá)到減低功耗的目的。并且在此壓力變送器的軟件設(shè)計(jì)中還設(shè)計(jì)了系統(tǒng)自我診斷，在系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)效、維護(hù)、測(cè)量超范圍和功能模塊工作情況4個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)診斷，從而使用戶(hù)更加方便、安全有效地對(duì)壓力變送器進(jìn)行監(jiān)控 。
為了簡(jiǎn)化壓力變送器的傳感器生產(chǎn)工藝，在不降低重復(fù)性和滯后這兩項(xiàng)指標(biāo)的前提下，通過(guò)線性修正提高非線性誤差指標(biāo) 。在這里采用分段zuidx-乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，即在壓力變送器的傳感器標(biāo)定時(shí)，盡可能多的進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)定，建立一個(gè)每一載荷值對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)采集值(A／D轉(zhuǎn)換值)的圖表。這樣就可將壓力變送器的傳感器的應(yīng)變曲線用多段折線段來(lái)擬合。這時(shí)，壓力變送器的傳感器的非線性誤差就由原來(lái)的滿(mǎn)量程誤差(壓力變送器的傳感器零點(diǎn)和滿(mǎn)程點(diǎn)之間的連線與壓力變送器的傳感器實(shí)際輸出曲線之間的zui大偏差)變小為每一個(gè)折線段與壓力變送器的傳感器實(shí)際輸出曲線之間的偏差的zui大值。通過(guò)這種方法，在不降低重復(fù)性和滯后這2項(xiàng)指標(biāo)的前提下，明顯的可以改善和提高壓力變送器的傳感器的非線性誤差指標(biāo)。同時(shí)通過(guò)查表法，在不知道載荷值的情況下，可以快速的由數(shù)據(jù)采集值(A／D轉(zhuǎn)換值)檢索到真實(shí)的載荷值 。
當(dāng)系統(tǒng)從海底打撈回收之后，不需要拆卸系統(tǒng)，只需要用一根網(wǎng)線連接嵌人式系統(tǒng)與上位機(jī)(如PC機(jī))，嵌入式系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)連接上位機(jī)并且根據(jù)上位機(jī)的命令操作，將存儲(chǔ)在SD卡上的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)線上傳到上位機(jī)。
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