基于MPX2100型傳感器的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
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?。?）PLD技術(shù)的應(yīng)用
為節(jié)省了硬件電路的開(kāi)銷(xiāo)，減少硬件電路產(chǎn)生的電磁干擾，系統(tǒng)的部分電路應(yīng)用了PLD技術(shù)，其可編程邏輯電路（見(jiàn)圖5）由可編程邏輯陳列芯片GAL16V8組成，主要完成A/D轉(zhuǎn)換模塊所需的時(shí)鐘信號(hào)和轉(zhuǎn)換結(jié)束選通信號(hào)產(chǎn)生單片機(jī)外中斷0中斷信號(hào)的邏輯轉(zhuǎn)換，其邏輯方程如下：
P16=+（與非門(mén)）（5）
P14=P7+P8（或門(mén)）（6）
P13=（非門(mén)）（7）
式中，P2、P3、P7分別為單片機(jī)的、、ALE信號(hào)；
P8—與非門(mén)輸出；P9—8155的A口中斷信號(hào)；P13—生成的單片機(jī)外中斷觸發(fā)信號(hào)。
按照上述邏輯關(guān)系生成的PLD文件經(jīng)FM軟件編譯后，產(chǎn)生熔絲文件*.LED，然后通過(guò)編程器寫(xiě)入GAL16V8即可。
三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，采用匯編語(yǔ)言編程，整個(gè)程序由主程序、顯示、鍵盤(pán)掃描、A/D轉(zhuǎn)換處理等子程序模塊組成。限于篇幅在此只列出了A/D轉(zhuǎn)換處理子程序流程圖，如圖6所示。
四、非線性誤差的修正
傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器總是存在非線性誤差，由于上述非線性關(guān)系的存在，帶來(lái)了精度的降低，為了保證在整個(gè)范圍內(nèi)滿足精度的要求，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)控制要求對(duì)測(cè)量值進(jìn)行誤差修正，修正一般通過(guò)軟件較準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。其具體的修正方法應(yīng)根據(jù)信號(hào)的工作區(qū)段和質(zhì)量要求來(lái)確定。利用單片機(jī)的運(yùn)算和控制能力對(duì)非線性關(guān)系找出修正算法，并在反復(fù)測(cè)試調(diào)整后使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)采用分段線性插值法對(duì)測(cè)量值的曲線進(jìn)行了誤差修正處理。方法為：將0～XMAX分為若干工作區(qū)段，每段曲線用一段對(duì)應(yīng)的折線來(lái)代替，對(duì)每段折線可求出VQ：
Nt:VQ=ai×Nt+bi（8）
式中，I—某段折線的序號(hào)；ai—該段折線的斜率；bi—該段折線的截距。
它們的修正程序流程圖如圖7所示，處理關(guān)系示意曲線如圖8所示。
預(yù)先將每段的之值存于單片機(jī)中，在不同的工作區(qū)段，單片機(jī)自動(dòng)地將對(duì)應(yīng)的每段的上述值調(diào)出進(jìn)行運(yùn)算處理。（限于篇幅，定量的分析沒(méi)有討論）
五、結(jié)束語(yǔ)
本文描述的是一種通用的高精度壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它有許多優(yōu)點(diǎn)，可在各種惡劣的環(huán)境中正常地工作，而且抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、分辨率高。采用液晶顯示及PS/2鍵盤(pán)接口，實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交換。可廣泛地應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、水利等工業(yè)及科研領(lǐng)域的壓力數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)與分析。
評(píng)論