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智能压力变送器软件电路设计外设接口电路设计

时间:2014-01-09      阅读:564

外设接口电路主要包括显示屏、键盘、打印机等输入输出设备的电路设计,可根据总线接口的排布以及用户的需求灵活设计。
智能压力变送器软件电路设计
智能压力变送器的软件部分采用MCS一51汇编语言、模块化程序设计方法.主要有监控程序模块、信号调节模块、数据采集与处理模块、信号输出模块、通信模块、键盘扫描模块等。
3.1 程序监控模块
该系统中,监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运转的程序,是全部系统程序的基础框架,如图8所示。其主要任务是完成系统自检、初始化、处理接口命令、处理条件触发并完成显示功能。在监控程序中,为及时响应其他仪器的通信要求,应将通信功能的优先级置为zui高,以下依次为定时采集数据、数据输出等。总体而言,监控程序采用优先调度型工作模式,即遵循优先级运行。

智能压力变送器数据采集模块
向的重要指令前加两条NOP指令,形成指令冗余,例如:
LJMP(RET/JZ,JNZ,LCAIJL等指令均可) DELAY;延时子程序
 2)软件陷阱
智能压力变送器程序位于非程序区(空闲EPROM 段,表格段等)时,冗余指令法将失去作用.此时可以构建一个软件陷阱.将跑飞的程序引导到一个位置,并设定专门的处理程序来解决。在数据采集方面,该系统利用单片机强大的数据处理能力,对数据采集的过程进行优化,以确保数据的可靠性。1)采用限幅滤波法消除较大脉冲的干扰,具体是对已滤波的采样结果y ⋯··y。作如下处理:其中,a为相邻两个采样值的zui大允许增量.其具体数值由y的变化速率及采样周期确定。准确的估计这两个参数以确定a值是本算法的关键。
2)采用自动校准算法稳定传感器的线性度。自动校准主要解决的是斜率问题。可分为硬件方式或软件方式,考虑到被测对象是压力这一特点。本系统采用软件方式实现。通过双字节乘/除子程序来计算系数K。由于不同的传感器的压力与转换电压关系有一定的分散性,对于实测值为 ,标准值为y,的系统,设系数为 。则K=I—Y/X,校准值 一K*X。
3)采用自校正算法消除零点漂移的影响,以保证数据的准确性。设总的A/D转换输出为Ⅳ,对应t1.t2、t3时刻的漂移电压为 瞳I、 嵋3,按下式处理:

4)为更好消除脉冲干扰的影响。系统采用去极值平均滤波法。即连续采样7次,累加求和的同时找出zui大值和zui小值,并从累加和中减去这两个结果,zui终按5个采样值求得平均值作为zui终的有效值。
3.3 抗干扰软件模块
为防止程序的跑飞,除了在硬件上接入看门狗外接电路以监控程序运行,也应该同时在软件设计时加入一些抗干扰功能。可以采用冗余指令、软件陷阱、以及看门狗喂狗程序实现程序的自监控、自复位,提高程序整体的稳定性[9-t01。
1)冗余指令法该方法可以使程序在跑飞时,在执行单字节的指令后自动纳入正轨。因此应多用单字节的指令,在可以决定程序流向的重要指令前加两条NOP指令,形成指令冗余。

在分析压力变送器基本工作原理的基础上.设计了一种基于MSC一51单片机的智能压力变送器。它充分利用了微处理器的运算和存储能力,可对传感器的数据进行处理,包括对测量信号的调理、数据显示、自动校正和自动补偿。设计了包括基于1B31,18位A/D转换器AD1170的数据采集电路、基于MAX813L的看门狗电路以及基于ADM487的RS一485总线接口电路,并给出相应的软件设计思路,详尽的采样算法和抗干扰模块指令。

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