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智能压力变送器的研究

作　者: 徐国栋
导　师: 陶安利
学　校: 山东科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 智能压力变送器 C8051F350 多传感器信息融合锁定放大 Modbus总线
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文对传感器理论及其在压力测量方面的应用进行了深入研究,提出了一种实现高精度、高集成度的智能压力变送器的设计方案,详细介绍了其硬件电路设计及其软件实现,并针对设计中所遇到的问题提出了自己的解决方案。本文采用集成度高,功能强大的系统级芯片C8051F350作为控制核心,以模块化的思想设计了智能压力变送器的硬件电路,并针对C8051F350的特点和智能压力变送器的性能要求,设计了能够实现数字锁定放大技术的硬件电路。C8051F350片内集成了实现智能压力变送器系统所需的大部分硬件,简化了硬件电路的设计,并且使的电路板尺寸很小。把整个硬件电路与陶瓷压力传感器组装在同一壳体里构成的智能压力变送器具有体积小、成本低和抗干扰能力强的特点。本文通过简化智能压力变送器的硬件电路设计,采用强大的软件实现压力变送器的高精度和智能化等功能。软件方面,在系统硬件平台基础上,完全按照模块化的思想,设计了较为完善的软件,实现了零点和增益的自校准、对温度变化、电源电压波动的补偿、非线性校正、自动增益调整、Modbus总线通讯和故障诊断等功能。为了改善系统性能、提高系统精度,本文先后采用了数字锁定放大技术、多传感器信息融合算法、自适应增益调整算法、智能数字滤波等算法,并对智能压力变送器系统进行了故障自诊断设计,保证了系统的稳定性和可靠性。PC机Modbus调试软件采用Visual Basic编写,具有自动识别智能变送器地址、通信波特率,设置智能压力变送器配置参数,数据采集、处理和显示等功能。本文设计的智能压力变送器可以方便的与PC机组成主从式总线通信讯络,便于实现远程监控。实验结果表明：本文的设计方案有效提高了智能压力变送器的系统精度,实现了压力变送器的智能化功能,减少了其体积和功耗,节省了成本。论文成果具有经济价值和实用价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-15
  1.1 智能压力变送器定义  12
  1.2 智能压力变送器的研究现状  12-13
  1.3 智能压力变送器的发展趋势  13
  1.4 课题研究的目的及意义  13-14
  1.5 本论文的主要工作  14-15
2 系统方案设计  15-17
  2.1 系统方案  15-16
  2.2 系统方案的特色及创新之处  16-17
3 系统硬件设计  17-31
  3.1 引言  17
  3.2 主控制器选取  17-19
  3.3 压力采集模块  19-23
  3.4 温度采集模块  23-25
  3.5 总线通讯模块  25-27
  3.6 电源模块  27-29
  3.7 硬件设计特色及创新之处  29-31
4 系统软件实现  31-56
  4.1 程序设计语言及其开发环境  31-32
  4.2 系统主程序  32-33
  4.3 压力和电源电压采集  33-35
  4.4 温度采集  35-36
  4.5 智能数字滤波技术  36-38
  4.6 自选量程与增益控制  38-40
  4.7 多传感器信息融合算法  40-43
  4.8 数字锁定放大技术  43-47
  4.9 Modbus通信  47-56
5 改善系统性能的措施  56-59
6 实验调试与误差分析  59-64
  6.1 系统的组装与调试  59-61
  6.2 系统误差分析  61-64
7 总结与展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间主要成果  69

智能压力变送器的研究

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