基于LM3S101處理器的溫度測(cè)量模塊設(shè)計(jì)
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2．2 測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的濾波處理
測(cè)溫模塊工作過(guò)程中不可避免會(huì)受到噪聲干擾。為減少測(cè)溫過(guò)程中噪聲干擾信號(hào)，特別是突發(fā)噪聲的影響，提高測(cè)溫模塊的工作穩(wěn)定性，需要結(jié)合濾波算法對(duì)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。這里采用簡(jiǎn)單的加窗平滑低通濾波的方法，即連續(xù)測(cè)量N個(gè)值，取平均后作為測(cè)量的有效值，即：
在具體的應(yīng)用中，N越大對(duì)數(shù)據(jù)的平滑越好，但N過(guò)大會(huì)降低測(cè)溫的速度和靈敏度。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)，選擇N=5～10之間較為合適，可在計(jì)算速度和平滑濾波效果之間取得較好平衡，實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)具體的測(cè)溫要求進(jìn)行合理設(shè)置。
2．3 測(cè)溫模塊的軟件設(shè)計(jì)
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(cè)溫模塊的軟件設(shè)計(jì)。完成一次溫度測(cè)量及測(cè)溫結(jié)果傳輸?shù)闹髁鞒倘鐖D3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195195.htm
整個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)編程基于Cmssworksl．7開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行，將整個(gè)程序的核心部分劃分為4個(gè)函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(cè)溫函數(shù)，完成熱敏電阻的阻值獲取，并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際的溫度值；3)測(cè)溫結(jié)果傳輸函數(shù)，完成測(cè)溫結(jié)果通過(guò)串口的發(fā)送傳輸功 能；4)串口接收函數(shù)，通過(guò)串口接收控制指令，完成測(cè)溫間隔時(shí)間、串口通信速率、平滑濾波加窗寬度、及測(cè)溫結(jié)果顯示格式等工作參數(shù)的設(shè)置。
3 測(cè)溫效果分析
所設(shè)計(jì)的測(cè)溫模塊結(jié)合精密恒溫槽進(jìn)行了實(shí)際測(cè)溫效果的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。利用精密恒溫槽在-10～+80℃的測(cè)溫范圍內(nèi)，設(shè)置3個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)，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(cè)量。各個(gè)溫度點(diǎn)的溫度測(cè)量值通過(guò)串口調(diào)試工具進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表l所示。
表l所示的測(cè)量數(shù)據(jù)表明，所設(shè)計(jì)的測(cè)溫模塊測(cè)溫穩(wěn)定，在整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)測(cè)溫精度基本上能夠達(dá)到O．2℃，優(yōu)于傳統(tǒng)熱敏電阻測(cè)溫采用單片機(jī)結(jié)合A／D器件的方式，同時(shí)也證明了測(cè)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(jiǎn)單實(shí)用、性價(jià)比高、測(cè)溫效果好的熱敏電阻溫度測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的測(cè)溫模塊由于對(duì)熱敏電阻阻值的獲取引入RC充放電方式，簡(jiǎn)化了硬件 設(shè)計(jì)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(cè)溫精度與數(shù)據(jù)處理的速度。通過(guò)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)及 在具體溫度測(cè)控系統(tǒng)中的使用，該測(cè)溫模塊在-lO～80℃范圍內(nèi)有良好的測(cè)溫效果。在具體的模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用過(guò)程中，還有其他一些因素會(huì)對(duì)測(cè)溫的精度產(chǎn)生影 響，若要進(jìn)一步提高該方案的測(cè)溫精度，可在以下幾個(gè)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(duì)充放電時(shí)間有較顯著的影響，實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，采用低噪聲、高穩(wěn)定的電源有利于測(cè)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(chǎng)合的不同，選擇合適形狀的熱敏電阻，使測(cè)量值能準(zhǔn)確反映測(cè)量溫度。3)傳感器的一致性，傳感器的一致性差，會(huì)引起很大的測(cè)量 誤差，熱敏電阻在作為精密的溫度傳感器使用時(shí)，應(yīng)選擇產(chǎn)品的互換性在0．1％以上。4)計(jì)算精度，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的處理運(yùn)算較為復(fù)雜，在進(jìn)行處理程序編寫時(shí)，應(yīng) 注意保持較高的計(jì)算精度，防止計(jì)算過(guò)程帶來(lái)較大的誤差。
評(píng)論