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大尺寸量杆测量中温度测量系统的研究

作 者: 孙海林
导 师: 袁峰
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 温度测量 铂电阻 非线性补偿
分类号: TH811
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
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内容摘要


在精密长度测量中,测量环境温度的变化不但会使被测件的长度发生变化,而且还会影响激光测量系统,量块等测量工具的特性参数,给测量结果造成较大的影响,使精密测量失去意义。因此温度测量是至关重要的。本设计采用了一款ARM7的嵌入式处理芯片——LPC2214作为系统的核心,开发了一台具有体积小、处理能力强、成本低、精度高,功耗低等特点的测温仪。仪器采用Pt1000铂电阻温度传感器和24位的A/D转换器组成测量部分,保证了测量的高精度。仪器在实现精密测量的基础上扩展了SD卡,实时时钟,液晶显示屏等外部功能模块,丰富了系统功能,方便了用户使用,使该仪器广泛适用于对温度需要高精度测量的场合。同时,为了克服铂电阻的非线性,设计中给出了一种软件非线性补偿的方案。软件补偿与硬件补偿相比,不但大大简化了硬件电路设计,降低了产品成本,而且抗干扰能力,稳定性,精度都有很大提高,同时也充分发挥了ARM处理器的性能。实验表明,ARM处理器强大的计算能力完全能保证系统实时性的需要。本文首先从硬件结构和驱动程序两个方面对该测量装置进行了全面的介绍,然后详细论述了非线性补偿的原理和软件算法的实现过程,最后通过实验校准证明了基于LPC2214的铂电阻温度测量系统可以长时间稳定工作,测量精度也完全满足设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题背景  9
  1.2 国内外的研究现状  9-12
    1.2.1 温度计量的发展现状  9-11
    1.2.2 铂电阻温度传感器在测温中的一些问题  11-12
  1.3 嵌入式系统发展现状  12-13
  1.4 课题主要研究内容  13-14
第2章 系统分析与总体设计  14-20
  2.1 理论分析  14-15
  2.2 ARM体系结构简介  15-17
  2.3 系统功能简介  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章 硬件设计及调试  20-32
  3.1 LPC2214 简介  20-21
  3.2 LPC2214 处理器的最小系统  21-23
    3.2.1 电源系统  21-22
    3.2.2 复位电路  22
    3.2.3 调试接口  22-23
  3.3 测温电路  23-24
    3.3.1 温度传感器的连接  23
    3.3.2 A/D转换电路  23-24
    3.3.3 光电隔离电路  24
  3.4 LCD电路  24-26
  3.5 键盘电路  26-27
  3.6 SD卡接口电路  27-29
    3.6.1 SD卡简介  27-28
    3.6.2 硬件电路设计  28-29
  3.7 时钟电路  29-30
  3.8 串口电路  30-31
  3.9 本章小结  31-32
第4章 驱动程序开发  32-48
  4.1 嵌入式系统程序设计简介  32-33
    4.1.1 嵌入式系统程序设计的基本方法  32
    4.1.2 开发环境简介  32-33
  4.2 启动代码综述  33-37
    4.2.1 文件组成  33-34
    4.2.2 各程序文件简介  34-36
    4.2.3 启动代码工作流程  36-37
  4.3 CS5532 的驱动程序  37-40
  4.4 LCD驱动程序  40-41
  4.5 键盘的驱动程序  41-42
  4.6 SD卡的驱动程序  42-43
  4.7 S3530A的驱动  43-45
  4.8 串口驱动程序  45-46
  4.9 芯片加密与解密  46-47
    4.9.1 加密原理说明  46-47
    4.9.2 芯片擦除  47
  4.10 本章小结  47-48
第5章 数据处理  48-54
  5.1 补偿方案确定  48
  5.2 最小二乘原理和计算方法  48-50
    5.2.1 一般多项式拟合  48-49
    5.2.2 正交多项式拟合  49-50
  5.3 算法实现  50-52
  5.4 实验校准  52-53
  5.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-57
附录  57-58
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 温度测量仪表
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