《基于aduc70607061单片机温度压力采集系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于aduc70607061单片机温度压力采集系统设计（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号：TP216+.1 U D C：D10621-408-(2017) 3382-0密 级：公 开 编 号：基于ARM单片机温度压力采集系统设计论文作者姓名：申请学位专业：电子科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：论文提交日期：2017年05月30日基于ARM单片机温度压力采集系统设计摘 要本文介绍了一种以单片机为核心的低功耗、高精度温度压力采集系统，该系统采用传感器作为压力采集传感器，该传感器具有精度高、漂移小，耐腐蚀等特点，被广泛应用于各种极端环境的工业测试中。同时系统采用作为温度采集传感器，该温度在软件处理时，同时被用作检测压力机的工作环境的温度，以提高压力的精度，避免
2、损坏压力计。本系统还采用了芯片作为数据的存储芯片，可以存储100万组的温度压力值，通过芯片，实现了下位机和上位机软件的通信。整套系统工作稳定，通过实验室的标测，系统压力精度达到0.0245%，能满足大部分的工业监控需求。关键词：ADUC7060；M25PX32；PT1000；KellerPA-8Design of Temperature and Pressure CollectingSystem Based on ARM Single Chip MicrocomputerAbstractA low power, high precision temperature and pressure a
3、cquisition system is designed by ARM microcontroller ADUC7060 as the core. The system uses kellerPA-8 sensor as the pressure acquisition sensor, which has the characteristics of high precision, small drift and corrosion resistance.So kellerPA-8 is widely used in various extreme environmental industr
4、ial testing. At the same time PT1000 is used as a temperature acquisition sensor in the system, the temperature in the software processing, while being used as pressure drift correction to improve the accuracy of the pressure. The M25PX32 chip is used to storage chip in system, you can store 100 mil
5、lion groups of temperature and pressure values, through the CH340G chip, to achieve the lower computer and host computer software USB communication. The whole system is stable, through the laboratory mapping, the system pressure accuracy of 0.0245% FS, to meet most of the industrial monitoring needs
6、.Key words: ADUC7060; M25PX32; PT1000; kellerPA-8目 录论文总页数：22页1引言11.1 课题背景11.2 本课题研究的意义12 硬件电路的设计22.1 单片机介绍22.2 电源电路的设计32.3 ADC采集电路的设计42.4 FLASH存储电路设计52.5 串口通讯模块的硬件电路设计及说明62.6 主控部分电路设计73 软件部分的设计83.1 下位机的程序设计83.1.1 KEILVision4软件介绍83.1.2 C语言介绍83.1.3 数据处理93.1.4 下位机程序工作的流程图103.2 上位机程序工作的流程图设计103.2.1 Qt软件
7、介绍103.2.2 C+语言介绍113.2.3 实现方法113.3 ALTIUM DESIGNER介绍124 数据测量与分析124.1 活塞压力计的介绍和使用124.2 数据标定134.3 数据测试144.4 数据分析14结 论15参考文献16致 谢17声 明18附 录191 引言1.1 课题背景面对当前绝大多数的油气的田录井及其他的工业领域所使用的电子压力计都使严重的依赖进口的现状。同时，进口的压力计不仅价格昂贵，有的还在技术上面受制于人，从而阻碍自主研发的能力。此外，国内所使用的高精度压力计还和国外所使用的压力计存在着部分的差距，这影响了社会的发展和进步。现阶段的所用的压力计精度和稳定性还
8、没有到达顶峰，还有很大的发展空间和升级空间。然而，怎样实现压力采集技术更加智能化，更具有实用性，仍是今后压力采集技术的发展方向和前沿。同时，这也使得压力采集技术得到不断的完善并趋向于成熟。与大多数一流国家相比，当前我国所研发出的压力采集装置在稳定性和可靠性方面有了很大的提高和大幅度的改善。但是，在精度方面依旧和国际领先水平有着一定的差距。现阶段，现代化工业的标志都表现在对产品的研发和生产上面的高效率和高速度。但是，在追求效果的时候，都应该明白这些结果都是以高质量的产品为基础。同时，这也是评估一家企业是否具有了自主生产的能力的重要条件。因此，产品的高精度作为产品的高质量的一个表现形式和重要指标，
9、虽然不是这个产品的全部，但却决定了是否能够掌握该产品的核心技术。因此，需要加大力度对其进行研究、研发和改进，使得能够越早的掌握核心竞争力。此外，由于在这些核心技术上面的缺失，使得工业发展影响了社会的经济的进步，同时社会的进步又反作用于工业的进步，这就增加了不必要的经济成本和造成的不必要的经济损失。所以，应当增强自主研发的能力，在油井测压系统的研发和研制中。这样不仅能够减少的不必要的生产成本，同时还能大幅度的提升产品的质量。1.2 本课题研究的意义在人们日常生活和工业生产中，温度在各个层面都深深的影响着的人们的生活和社会的发展。因此，对温度监控也变得越来越重要，越来越关键。在工业生产层面对温度的
10、检测对工业生产有着十分重要的价值。同时，温度也对器件的稳定性和产品的长期使用性带来了挑战1。所以，系统需要对温度产生的变化而做出相应的改变。这样对温度的采集就变的越来越有着实用意义。在众多的控制领域中有着许多的设备用电来加热的。由于在这些领域上面都要对温度的进行监控，而使用单片机不仅可以降低成本，同时也能达到对温度的监控的目的。所以，这就使得单片机在各个的控制层面得到广泛的应用2。此外，单片机不仅仅对温度、压力等因素进行控制，同时它还具有控制便利、灵活性大和易维护性等一些的特点。还可以很大程度上提高产出的质量，使得整个设计系统更具有灵活性和更加可靠。在工业控制中，对压力的控制和采集也是至关重要
11、的，特别在油田或者一些油井。在工业运用中，为了使生产更加的灵活，提升生产效率和使生产更加安全，就必须能要有效的采集和控制生产过程中的一些参数，比如压强、温度等3。2 硬件电路的设计2.1 单片机介绍单片机：把具有完整的计算机系统且同时集成在一块独立的硅片上的器件叫做微控制器4。随着这经济的发展，现在各种类型的单片机早已经深入到的生活中。同时，也在慢慢的改变的生活，为工业经济的发展，提供了一个有利的前提和首要的保证。现在，大多数的微控制器都具有程序进行外部存储的功能。并且，它们也集成众多的外设设备，例如通信接口、实时时钟、定时器等等常用的外设设备。此外，可以根据用户的需求修改相关的代码，然后在单
12、片机上面运行，实现想要的功能。比如是在一些独特的功能的使用上面。本设计使用的单片机是以ADI公司的典型产品以为核心的单片机，它是增加了许多的功能部件后构成的。单片机由众多模块组成： 用于进行运算和控制的CPU、用于串口和并口的I/O、内部总线、基准电压源、可编程增益放大器（PGA）和中断系统等等模块。图2-1 ADUC7060单片机方块图2.2 电源电路的设计此电路设计采用ADI的ADP3333芯片。相比与传统的线性稳压器的性能,ADP3333选用了全新的架构，同时使用了改进的制造技术，使得APD3333具有更高的性能5。同时，这使得ADP3333的整体的效率大幅度的提高、更加的稳定。所以，这
13、使得ADP3333在与相关的竞争产品上面更具性能优势，具有更高的性价比。此外，ADP3333使用了全新的专利设计，输出端仅仅需一个1.0 的瓷片电容作为输出电容即可保证输出电压稳定，这样大大的简化了外围电路，可以使得ADP3333得到更加广泛的运用。图2-2 3.3V稳压部分在电源的端，添加了一个10的电解电容，用于过滤较高频率的信号和存储能量，使输入更加的稳定6。在输出端，添加了一个的电解电容，一个560和一个红色的LED。其中，560欧姆的电阻与红色LED相连，起到一个限流的作用，避免LED烧坏。红色的LED用于判断ADP3333-3.3V是否有电压输出。这里将APD3333-3.3V的输
14、入端和主动低关断引脚相连，避免主动低关断引脚接地，使得输出无效。由于单片机的单电源的电压是到。因此，使用ADP3333-2.5给单片机供电。在输入端设置一个0欧姆和的瓷片电容，可用于过滤电源的低频纹波。输出部分的电路设计和上面稳压输出的方式一致，都是用于显示是否有电压输出，同时稳定输出电压。图2-3 2.5V稳压部分2.3 ADC采集电路的设计本系统主要采集设计是由压力采集部分、温度采集部分共同构成。其中，压力模块主要负责对压力的采集,并将采集到的压力的模拟信号通过一个抗混叠低通滤波器过滤掉高频信号，使得采集信号更加稳定，再将低频的电压信号输入到ADUC7060单片机，转换成ADUC7060能
15、够直接使用的数字信号。然后，再ADUC7060单片机中进行数据的分析和数据的处理4。在压力采集的部分中使用的由瑞士的公司生产的8系列的传感器进行采集。由于瑞士的公司所生产的产品稳定性好，且性能较为优异，所以得到广泛的运用。在本设计中使用的是生产的8系列的压力传感器。瑞士的公司所生产的8系列的压力传感器具有很高的稳定性，即使在变化非常迅速的峰值压力中，其性能也能够正常的工作和使用。同时，此传感器也特别适用于测量高压环境。其中，在这个传感器中有一个压阻式硅片作为敏感器件用作检测压力变化。瑞士的公司8系列的拥有一个膜片密封的外壳，这个外壳能够使壳体里面的原器件可以不受外界的环境的影响，从而有效的使压力计里面的芯片不被损坏。在温度采集部分中，使用的德国贺利氏所生产的级温度传感器温度传感器，此温度传感器的温度误差仅仅只有正负。同时，德国贺利氏公司生产的该温度传感器具有较好可靠性和良好的稳定性。该能够在工作1000小时后，它的零点电阻的阻值的变化仅仅小于等于0.04%。这些性能都为
