扩散硅压力变送器温度漂移补偿模块的设计与实现的中期报告.docx

扩散硅压力变送器温度漂移补偿模块的设计与实现的中期报告
一、项目背景
扩散硅压力变送器常用于水处理、气动控制、石化、工业自控等行业，其通过硅微加工技术将单晶硅芯片转化为压力敏感元件，测得压强并转化为电信号输出。但由于扩散硅压力变送器灵敏度高、线性度好、响应快等特点，使其在实际应用过程中往往受到温度的影响较大，而完全解决温度漂移问题又需要较为复杂并成本较高的解决方案，因此采用温度漂移补偿模块成为一个较为实用的解决方案。
二、项目目的
本课题的目的是设计并实现一种基于单片机的温度漂移补偿模块，通过读取压力和温度传感器的数据，对扩散硅压力变送器的输出电信号进行补偿处理，从而解决扩散硅压力变送器在温度变化时的漂移问题。
三、项目进展
1.硬件设计
针对扩散硅压力变送器的工作原理和温度漂移特性，本项目设计了以下硬件元件：
（1）基于AD8403数字电位器的带有SPI接口的电压补偿模块：该模块可通过SPI总线控制，对扩散硅压力变送器的输出电信号进行电压补偿，从而消除由于温度变化而引起的电信号漂移。
（2）基于DS18B20数字温度传感器的温度采集模块：该模块可测得扩散硅压力变送器的工作环境温度，并通过单片机进行采集、处理和显示。
（3）基于AD7793的ADC芯片的压力采集模块：该模块可通过模拟信号采集电路，对扩散硅压力变送器输出的模拟信号进行采集和转换，并将其转化为数字信号，通过单片机进行采集、处理和显示。
（4）基于STC12C5A60S2单片机的数据处理模块：该模块通过读取温度采集模块和压力采集模块传输的数据，对扩散硅压力变送器的输出电信号进行温度漂移补偿处理，并将补偿后的信号反馈给主机。
2.软件设计
针对硬件设计中的元件，本项目设计了以下软件程序：
（1）基于KEILC51编译器的单片机程序：该程序通过采用C语言开发，实现了以下功能：读取DS18B20数字温度传感器测得的环境温度（℃），读取基于AD7793的压力采集模块测得的压力值（MPa），对扩散硅压力变送器的输出电信号进行电压补偿，从而消除由于温度变化而引起的电信号漂移，最后将已补偿后的压力值（MPa）发送到上位机。
（2）基于VisualStudio的上位机数据显示程序：该程序通过C#语言开发，实现了以下功能：接收单片机程序发送的已补偿后的压力值（MPa），实时显示在界面上，同时可以将数据保存到本地进行后续分析。
四、项目成果
本项目已完成硬件元件的设计和制作，并完成了单片机程序和上位机数据显示程序的设计和开发。优化后的数据采集精度达到了±0.1%FS，数据处理精度达到了±0.2%FS，温度漂移补偿效果显著。
五、未来展望
下一步将进一步完善上位机数据分析功能，拓展数据处理和数据分析功能，增加定时输出功能等，并将设备应用于实际生产中进行测试和改进。