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智能压力变送器作为压力信号检测和过程控制的重要装置,以其卓越的测量精度、稳定性和可靠性得到越来越广泛的信赖与应用。鉴于压力变送器的用途广泛、市场需求巨大和工业界对压力变送器性能的要求日益增高,研究高精度、高稳定性和高可靠性的智能压力变送器具有重要的现实意义。
陶瓷电容式智能压力变送器以具有双电容结构、自带温度初补偿功能和较小非线性输出的陶瓷电容式压力传感器为前端压力信息获取元件,利用先进信号调理电路电容.数字转换器AD7745将陶瓷电容式压力传感器的电容输出转换成24BIT数字信号,其电容处理范围、工作方式、转换速率可根据应用需求灵活设置,通过微控制器MSP430硬件和软件相结合的方式实现信号温度补偿、零点漂移自校正、非线性自补偿、灵敏度漂移校正、数字滤波等信号处理,使用工业标准电流环转换电路AD421将微控制器MSP430处理结果转换为标准输出4-20mA,完整地提出了一种高精度和高可靠性智能压力变送器的实现方案,实现压力变送器信号获取和处理的模块化、数字化、智能化、自动化。本课题重点解决信号处理电路AD7745工作方式和转换方式设置问题、I<2>C通讯协议的实现、各补偿校正程序算法设计和程序实现问题、MSP430串口通讯等问题。
论文在第一章概括介绍了智能压力变送器研究的意义和价值,研究历史及现状,各种类型压力变送器的性能对比,陶瓷电容式智能压力变送器设计思路及重难点、创新性,陶瓷电容式压力变送器性能总结;第二章分析对比前端各种压力传感器的性能和结构特点,确定了陶瓷电容式智能压力变送器前端压力传感器的结构,接着介绍了陶瓷电容式压力传感器的制作过程和传感器与信号调理电路AD7745的接口;第三章介绍了变送器信号调理电路AD7745的性能和内部结构,可编程寄存器的设置方式以匹配系统的工作,AD7745的I<2>C通讯协议;第四章介绍了微控制器MSP430的内部结构,编程调试工具,以及内部信号处理如非线性补偿、零点漂移校正、灵敏度漂移校正等程序流程图和设计思路,还涉及到时钟单元、计数器、I<2>C模块、串口模块等硬件:第五章介绍了AD421的工作特性和功能,外围电路的设计,以及智能压力变送器软硬件抗干扰措施;第六章介绍了陶瓷电容式智能压力变送器的性能指标和测试、分析;第七章全文总结,并提出了未来优化工作的进一步设想。