一種智能壓力傳感器系統(tǒng)中FPGA的實(shí)現(xiàn)

誤差校正過(guò)程為：

當(dāng)S1閉合時(shí)，x=0,依據(jù)誤差校正公式得到式（2），用于系統(tǒng)零點(diǎn)校準(zhǔn)；

當(dāng)S2閉合時(shí)，x=E（標(biāo)準(zhǔn)電壓），得到公式（3），用于系統(tǒng)增益誤差校正；

聯(lián)立式（2）、式（3）可得誤差校正因子：

當(dāng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)S3閉合，利用計(jì)算出的誤差校正因子和誤差校正公式（1），即可求出校正后的輸出信號(hào)y. function ImgZoom（Id）//重新設(shè)置圖片大小 防止撐破表格 { var w = $（Id）。width; var m = 650; if（w

2.2 傳感器溫度補(bǔ)償方法

對(duì)壓力傳感器來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度對(duì)其測(cè)量結(jié)果有較大的影響，為了消除溫度引起的誤差，需要對(duì)傳感器的信號(hào)做溫度補(bǔ)償。通過(guò)測(cè)量傳感器的工作溫度實(shí)現(xiàn)傳感器溫度的補(bǔ)償。傳感器的溫度誤差校正模型為：

式中：y為測(cè)量值；yc經(jīng)溫度補(bǔ)償后的測(cè)量值；△φ為傳感器的實(shí)際工作溫度與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量溫度之差；a0為校正溫度變化引起的傳感器標(biāo)度變化系數(shù)，a1為校正溫度引起的傳感器零位漂移變化系數(shù)，這兩個(gè)系數(shù)反映了傳感器的溫度特性。

2.3 隨機(jī)誤差消除方法

系統(tǒng)采用算術(shù)平均的數(shù)字濾波方法消除系統(tǒng)的隨機(jī)誤差，通過(guò)連續(xù)N個(gè)采樣值取其算術(shù)平均值，得數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

適合用于對(duì)具有隨機(jī)干擾信號(hào)的濾波。

3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)系統(tǒng)的誤差校正和溫度補(bǔ)償方法，可得系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中模擬多路開(kāi)關(guān)AD7502的4個(gè)輸入通道分別為：A1A0=00,選通S0,S0通道接地，用于零點(diǎn)漂移校準(zhǔn)；A1A0=01,選通S1,S1通道接+5 V（為AD1674最大輸入電壓的50%），用于增益誤差校正；A1A0=10,選通S2,S2通道接溫度測(cè)量信號(hào)，用于傳感器的溫度補(bǔ)償；A1A0=11,選通S3,S3通道連接壓力測(cè)量信號(hào)。通道選通信號(hào)A0,A1由FPGA芯片中的DAS_A0和DAS_A1引腳控制。

系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器AD1674采用獨(dú)立工作模式，其控制引腳設(shè)置為：CE和12/8接高電平；CS和A0接低電平。此時(shí)，AD1674設(shè)置為12位A/D轉(zhuǎn)換，12位數(shù)據(jù)輸出，其轉(zhuǎn)換完全由R/C控制，如圖2所示。當(dāng)R/C=O時(shí)，啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換；當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，狀態(tài)信號(hào)STS=0,否則STS=1;當(dāng)R/C=1時(shí)，讀取12位A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。R/C信號(hào)由FPGA芯片的DAS_RC控制。整個(gè)系統(tǒng)由基于FPGA的片上系統(tǒng)（SoC）控制。其中，F(xiàn)PGA芯片中的DAS_STS,DAS_RC,DAS_IN,DAS_A引腳為用戶定制邏輯，即DAS控制單元的外部接口，用于控制AD1674的工作時(shí)序轉(zhuǎn)換和AD7502的通道選擇。