單片機(jī)傳感器測量系統(tǒng)溫度誤差補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案

1、    單片機(jī)傳感器測量系統(tǒng)溫度誤差補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte1 引言對(duì)高精度傳感器，溫度誤差已成為提高其性能的嚴(yán)重障礙，特別是在環(huán)境溫

2、度變化較大的應(yīng)用場合更是如此。依靠傳感器本身附加一些簡單的硬件補(bǔ)償措施是很困難的，目前對(duì)于一傳感器測量系統(tǒng)已大量引入了單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和控制。因此用單片機(jī)自身的特點(diǎn)，利用軟件來解決傳感器溫度誤差難題是一條有效途徑。在一單片機(jī)傳感器測量系統(tǒng)中，要解決傳感器溫度誤差補(bǔ)償問題，首先要測出傳感器點(diǎn)的溫度，該溫度信號(hào)作為多路采樣開關(guān)采集信號(hào)的一路送入單片機(jī)。測溫元件通常是安裝在傳感器內(nèi)靠近敏感元件的地方，用來測量傳感器點(diǎn)的環(huán)境溫度，測溫元件的輸出經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換送到單片機(jī)，單片機(jī)通過并行接口接收溫度數(shù)據(jù)，并暫存溫度數(shù)據(jù)。信號(hào)采樣結(jié)束，單片機(jī)運(yùn)行溫度誤差補(bǔ)償程序，對(duì)傳感器信號(hào)的溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)多

3、個(gè)傳感器，可用多個(gè)測溫元件，常用的測溫元件有半導(dǎo)體熱敏電阻、AD950測溫管、PN結(jié)二極管等。原理框圖如圖1。 2 建立溫度誤差的數(shù)學(xué)模型溫度變化給傳感器實(shí)際測量帶來誤差，表現(xiàn)在傳感器的輸入輸出特性曲線上產(chǎn)生非線性變化。為解決這樣問題，必須使問題簡單化，找出它們間的關(guān)系，建立對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。傳感器特性曲線y=f(x)，如圖2所示。 我們可以把該曲線按一定要求分成若干段，在此設(shè)分成n段，然后把相鄰兩段點(diǎn)之間的曲線用直線近似，這樣可以利用線性方法求出輸入值x所對(duì)應(yīng)的輸出值，這就是線性插值法。設(shè)輸入值在(xi, xi+1)之間，則其對(duì)應(yīng)的輸出值y可由下式求得： 從上式可

4、知，只要n取得足夠大就可獲得良好的精度。若傳感器的輸入和輸出之間的特性曲線的斜率變化很大，采用線性插值法，誤差就很大，這時(shí)可采用二次曲線插值法，即通過曲線上3個(gè)點(diǎn)A(x0、y0)，B(x1、y1)，C(x2、y2)做一拋物線，用此曲線代替原來的曲線，如圖3所示。曲線方程為一元二次方程，一般形式為：y="K0"+K1x+K2x2式中K0，K1，K2為待定系數(shù)，可用曲線y=f(x)的3個(gè)點(diǎn)A，B，C的二元一次方程組求解，這就需要解聯(lián)立方程組，計(jì)算較復(fù)雜，列出的程序也較復(fù)雜，因此可以用另外一種型式： 由此可見，利用3個(gè)已知點(diǎn)A，B，C的數(shù)值求出系數(shù)m0，m1，m2后，存放在相應(yīng)的內(nèi)存單元，然后根據(jù)某點(diǎn)的x值代入式(1)即可求出被測值y。以上是對(duì)傳感器建立溫度誤差的數(shù)學(xué)模型，用此模型可實(shí)現(xiàn)傳感器溫度補(bǔ)償。 3 實(shí)現(xiàn)溫度誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ紫冉o定K個(gè)溫度值(T0，T1，T2，TK-1)，測出每個(gè)溫度點(diǎn)上傳感器靜態(tài)特性曲線在