基于LM3S101處理器的溫度測量模塊設(shè)計
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2．2 測溫數(shù)據(jù)的濾波處理
測溫模塊工作過程中不可避免會受到噪聲干擾。為減少測溫過程中噪聲干擾信號，特別是突發(fā)噪聲的影響，提高測溫模塊的工作穩(wěn)定性，需要結(jié)合濾波算法對測溫數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。這里采用簡單的加窗平滑低通濾波的方法，即連續(xù)測量N個值，取平均后作為測量的有效值，即：
在具體的應(yīng)用中，N越大對數(shù)據(jù)的平滑越好，但N過大會降低測溫的速度和靈敏度。經(jīng)實際試驗，選擇N=5～10之間較為合適，可在計算速度和平滑濾波效果之間取得較好平衡，實際應(yīng)用中，可根據(jù)具體的測溫要求進(jìn)行合理設(shè)置。
2．3 測溫模塊的軟件設(shè)計
以上述的數(shù)據(jù)處理思路為基礎(chǔ)，結(jié)合串口通信編程及必要的初始化處理工作，即可進(jìn)行測溫模塊的軟件設(shè)計。完成一次溫度測量及測溫結(jié)果傳輸?shù)闹髁鞒倘鐖D3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195195.htm
整個模塊的軟件設(shè)計編程基于Cmssworksl．7開發(fā)環(huán)境進(jìn)行，將整個程序的核心部分劃分為4個函數(shù)進(jìn)行設(shè)計，即：1)主函數(shù)，完成系統(tǒng)參數(shù)配置、端 口初始化及濾波處理等功能；2)測溫函數(shù)，完成熱敏電阻的阻值獲取，并將其轉(zhuǎn)換為實際的溫度值；3)測溫結(jié)果傳輸函數(shù)，完成測溫結(jié)果通過串口的發(fā)送傳輸功 能；4)串口接收函數(shù)，通過串口接收控制指令，完成測溫間隔時間、串口通信速率、平滑濾波加窗寬度、及測溫結(jié)果顯示格式等工作參數(shù)的設(shè)置。
3 測溫效果分析
所設(shè)計的測溫模塊結(jié)合精密恒溫槽進(jìn)行了實際測溫效果的實驗測試。利用精密恒溫槽在-10～+80℃的測溫范圍內(nèi)，設(shè)置3個溫度檢測點，把熱敏電阻放在精密恒溫槽內(nèi)，利用該模塊進(jìn)行溫度的測量。各個溫度點的溫度測量值通過串口調(diào)試工具進(jìn)行觀測，實驗測試數(shù)據(jù)如表l所示。
表l所示的測量數(shù)據(jù)表明，所設(shè)計的測溫模塊測溫穩(wěn)定，在整個測量溫度范圍內(nèi)測溫精度基本上能夠達(dá)到O．2℃，優(yōu)于傳統(tǒng)熱敏電阻測溫采用單片機(jī)結(jié)合A／D器件的方式，同時也證明了測溫曲線分段線性化處理的有效性。
4 結(jié)論
本文提出了一種簡單實用、性價比高、測溫效果好的熱敏電阻溫度測量模塊的設(shè)計，所設(shè)計的測溫模塊由于對熱敏電阻阻值的獲取引入RC充放電方式，簡化了硬件 設(shè)計和模塊成本；而選用32位ARM處理器LM3S101以及數(shù)據(jù)處理所采用的分段線性化處理方式則有效保證了測溫精度與數(shù)據(jù)處理的速度。通過測溫實驗及 在具體溫度測控系統(tǒng)中的使用，該測溫模塊在-lO～80℃范圍內(nèi)有良好的測溫效果。在具體的模塊設(shè)計與應(yīng)用過程中，還有其他一些因素會對測溫的精度產(chǎn)生影 響，若要進(jìn)一步提高該方案的測溫精度，可在以下幾個方面做進(jìn)一步的改進(jìn)處理：1)電源的穩(wěn)定性，由于采用RC充放電方式獲取熱敏電阻的阻值，系統(tǒng)電源的穩(wěn) 定性對充放電時間有較顯著的影響，實際設(shè)計與應(yīng)用中，采用低噪聲、高穩(wěn)定的電源有利于測量精度的提高。2)熱敏電阻形狀，熱敏電阻的體積非常小，可以制造 成各種形狀，應(yīng)根據(jù)具體使用場合的不同，選擇合適形狀的熱敏電阻，使測量值能準(zhǔn)確反映測量溫度。3)傳感器的一致性，傳感器的一致性差，會引起很大的測量 誤差，熱敏電阻在作為精密的溫度傳感器使用時，應(yīng)選擇產(chǎn)品的互換性在0．1％以上。4)計算精度，測溫數(shù)據(jù)的處理運算較為復(fù)雜，在進(jìn)行處理程序編寫時，應(yīng) 注意保持較高的計算精度，防止計算過程帶來較大的誤差。
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