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          FPGA在智能壓力傳感器系統(tǒng)中的應用設計

          作者: 時間:2010-01-12 來源:網(wǎng)絡 收藏

            2.2 傳感器溫度補償方法

            對壓力傳感器來說,環(huán)境溫度對其測量結果有較大的影響,為了消除溫度引起的誤差,需要對傳感器的信號做溫度補償。通過測量傳感器的工作溫度實現(xiàn)傳感器溫度的補償。傳感器的溫度誤差校正模型為:

          公式

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

            2.3 隨機誤差消除方法

            系統(tǒng)采用算術平均的數(shù)字濾波方法消除系統(tǒng)的隨機誤差,通過連續(xù)N個采樣值取其算術平均值,得數(shù)學表達式為:

          公式

            適合用于對具有隨機干擾信號的濾波。

            3 系統(tǒng)硬件結構設計

            依據(jù)系統(tǒng)的誤差校正和溫度補償方法,可得系統(tǒng)的硬件連接結構如圖2所示。圖2中模擬多路開關AD7502的4個輸入通道分別為:A1A0=00,選通S0,S0通道接地,用于零點漂移校準;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通道接溫度測量信號,用于傳感器的溫度補償;A1A0=11,選通S3,S3通道連接壓力測量信號。通道選通信號A0,A1由芯片中的DAS_A0和DAS_A1引腳控制。

          系統(tǒng)的硬件連接結構

            系統(tǒng)中A/D轉換器AD1674采用獨立工作模式,其控制引腳設置為:CE和12/8接高電平;CS和A0接低電平。此時,AD1674設置為12位A/D轉換,12位數(shù)據(jù)輸出,其轉換完全由R/C控制,如圖2所示。當R/C=O時,啟動12位A/D轉換;當A/D轉換結束時,狀態(tài)信號STS=0,否則STS=1;當R/C=1時,讀取12位A/D轉換數(shù)據(jù)。R/C信號由芯片的DAS_RC控制。整個系統(tǒng)由基于的片上系統(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的工作時序轉換和AD7502的通道選擇。

            3.1 SoC結構的實現(xiàn)

            SoPC設計由CPU、存儲器接口、標準外設和用戶定制邏輯單元模塊等組件構成。Altera的SoPCBuilder工具提供了大量IP核可供調用,可以很方便地在單片F(xiàn)PGA芯片上配置嵌入NoisⅡ處理器軟核、片上RAM和RS 232控制器、擴展片外存儲器、用戶定制邏輯單元,同時自動地為系統(tǒng)的每個外設分配地址、連接系統(tǒng)總線,確定設備優(yōu)先級,其內部結構如圖3所示。

          內部結構



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