無線水位檢測系統(tǒng)與壓力傳感器補償方法的研究

　　2.4 無線通信模塊

　　主機采用FC222-CH與從機通信。FC222-CH是深圳友訊達(dá)公司利用先進(jìn)的單片機技術(shù)、無線射頻技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)和語音處理技術(shù)設(shè)計的雙向數(shù)據(jù)傳輸及低功耗模塊化電臺。它具有頻點可調(diào)、帶寬可調(diào)、功率可調(diào)、多信道、高編碼效率、接收靈敏度高等優(yōu)點，并提供了RS-232、RS-485和TTL 3種數(shù)據(jù)接口。該系統(tǒng)采用此設(shè)備可以滿足泵房供水遠(yuǎn)程控制的需要。在該系統(tǒng)中FC222-CH選擇RS-232數(shù)據(jù)接口。

　　2.5 鍵盤模塊和顯示模塊

　　通過鍵盤模塊設(shè)置實際大氣壓和水的密度、存取數(shù)據(jù)時間間隔等系統(tǒng)工作參數(shù)，并將這些工作參數(shù)存儲于Atmega16的EEPROM中，下次使用時，無需用戶再次輸入這些參數(shù)，從而使深水水位檢測系統(tǒng)具有記憶功能。采用PC機進(jìn)行水位實時顯示，正常運行時顯示水位、溫度、電源供電情況、串口使用以及波特率的設(shè)置情況。發(fā)生故障時以模塊化進(jìn)行顯示，如AD模塊是否工作、電源模塊是否供電、通訊模塊是否正常等，以便于在出錯的情況下進(jìn)行維修，并且在串口線接觸不良時采用聲光報警，以提醒人們進(jìn)行連接。

　　3 水位檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　3.1 系統(tǒng)的主程序設(shè)計

　　水位檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想，用C語言編程實現(xiàn)。軟件的各個功能模塊之間通過入口和出口參數(shù)相互聯(lián)系，可以縮短開發(fā)周期。圖3為主程序結(jié)構(gòu)圖。

　　3.2 數(shù)傳電臺的參數(shù)設(shè)置

　　數(shù)傳電臺的參數(shù)設(shè)置包括地址碼、版本號、功率等級、信道選擇、空中波特率、串口波特率、數(shù)據(jù)位、校驗方式、頻率逆變模式、帶寬等參數(shù)的設(shè)置。2個電臺的參數(shù)設(shè)置如圖4(a)、圖4(b)所示。

　　3.3 利用拉格朗日插值法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

　　壓阻式傳感器的測量精確度很大程度上受非線性和環(huán)境溫度的影響,如何對傳感器所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補償就成為設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在硬件上，一般補償方法都是修正橋路電阻的差異性以及橋臂電阻的漏電流、裝配應(yīng)力等，但由于其外圍元件較多會導(dǎo)致穩(wěn)定性差、精確度不高，在復(fù)雜的工況下很難達(dá)到理想的預(yù)期效果。隨著微處理器技術(shù)在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用,使得通過設(shè)計軟件算法實現(xiàn)傳感器工作特性的自動補償成為可能。本設(shè)計著重分析了單晶硅壓阻式壓力傳感器工作特性曲線的變化,給出了一種對其誤差進(jìn)行修正的軟件算法，可在很寬的溫度范圍內(nèi)保證傳感器的精確度幾乎不變,并可廣泛移植于其他壓阻式壓力傳感器的補償設(shè)計。

　　隨著壓強的增大電壓逐漸增大，經(jīng)多次實驗，可測得如下有效數(shù)據(jù)，見表1。

　　由于實驗測得的數(shù)據(jù)存在一定的微小的誤差，所以應(yīng)該使用濾波手段，去偽存真，得到所需要的近似值。在此采用冒泡法進(jìn)行處理，去掉最大最小值，然后取算數(shù)平均值（注：0.1 Mpa即在地面測的電壓值，對應(yīng)1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。

　　U0：第一組測得的電壓值。

　　U1：第二組測得的電壓值。

　　U2：第五組測得的電壓值。

　　x(n)：濾波后的電壓值，n取1、2、3、4、5分別對應(yīng)5個壓強采集點。