壓力變送器原理分析和設計原理有哪些？

一、硬件設計原理
       智能型壓力變送器是硬件電路和軟件程序的結合．在設計智能型壓力變送器時，必須兼顧這兩者，在選擇硬件芯片時，要盡可能的選擇能相互兼容的芯片．要對進行控制的微機選擇，它是智能型壓力變送器的重要的部分，選擇它時考慮到微機的處理數據的能力、控制能力和它對其它芯片的兼容能力，以及它的價格．因為所設計的智能型壓力變送器應該具有良好的性價比，這也是它的優點之一．我們選擇了IN公司生產的8051單片機，這是一款性價比很高的控制芯片，這樣就可以根據它來選取其它芯片．由于傳統的微壓力變送器采集的信號是模擬信號，本設計采用的是中科院合肥智能所研制的微壓力傳感器，它本身通過電阻進行溫度補償，但其精度不高．這樣，通過它采集信號后，再進行數字處理應該能夠提高它的靈敏度．而8051單片機只能處理數字信號，還必須選擇A／D轉換芯片用于進行模擬量對數字量的轉換．注意到壓力變送器主要受溫度和靜壓的影響，在對壓力變送器進行智能化時，是對它的溫度和靜壓進行補償，因此我們選擇三通道以上的A／D轉換芯片，采用的是AD公司生產的AD7705／7706芯片．它可以同時對壓力、溫度和靜壓三模擬量進行采樣，而且它的轉換數據是16位，精度很高．從這個方面也相應的提高了整個系統的精度．它與單片機8051的連接采用了節省口線的工作方式，具體的連接電路見文獻．很顯然，A／D芯片工作時需要基準電壓，通過MAXIM 公司生產的MAX872芯片來提供．采用以上敘述的硬件，就可以組成智能型壓力變送器的前端采集系統．智能型壓力變送器通過上述途徑把壓力、溫度和靜壓信號采集到單片機進行處理．這樣需要確定單片機RAM和ROM容量是否充足，由于所設計的智能型壓力變送器數據處理任務和實行的控制任務比較繁重，因此我們對8051擴展成16K ROM和8K RAM．8051的P0口是分時復用的I／O口，它只有8位，所以在P0口后加鎖存器用來與擴展的ROM連接．一般它工作時都要擴展存儲器．它們構成了智能型壓力變送器的處理和控制中心．這是智能型壓力變送器的重要組成部分．智能型壓力變送器的大部分工作都是在這一部分完成的．當智能型壓力變送器完成數據處理后，因為它的輸出一般以電流或電壓來驅動某一后續電路，所以在單片機后端還必須加D／A轉換芯片用來把單片機處理后的數字信號轉換成模擬信號，在設計上為了簡化電路，消除電路本身所產生的干擾，采用了DAC0832來完成數字量對模擬量的轉換．它可以直接與8051相連，它的精度能夠滿足所設計的智能型壓力變送器的精度要求．DAC0832的輸出為電流形式，而智能型壓力變送器的輸出應為標準電流輸出為4～20mA，考慮DAC0832的輸出電流難以調節，使其后續電路能夠把電流轉換成電壓，然后再把轉換成的電壓通過V／I轉換電路轉換成標準電流．通過調節V／I轉換電路中的電阻來終確定整個硬件電路的設計．我們所設計成型的智能型壓力變送器的硬件總體框圖如圖1所示．

        二、軟件設計原理
       在上述硬件電路設計好以后，軟件設計則是重要的設計部分．在進行軟件編程時，采用結構化 模塊方式來編程，本智能型壓力變送器包含有監控主程序、溫度線性分段補償子程序、數據融合技術子程序、非線性校正子程序、數字濾波子程序和各芯片的初始化程序等．溫度線性分段補償子程序和數據融合技術子程序都用來消除溫度的影響，只不過數據融合技術子程序還考慮消除靜壓的影響．因此，通過上述設計來盡可能的提高精度，在樣機上做的實驗證明它們的效果很好．監控主程序主要是使得單片機能夠在整個系統運行時保證各自的正常操作狀態，而且會實現自診斷，同時智能型壓力變送器要有實時處理能力，即根據被控對象的實時中斷請求，完成各種測量、控制任務．