基于單片機(jī)與bp網(wǎng)絡(luò)的高精度壓力變送器的設(shè)計(jì)

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)文章編號(hào):1671—4598(2010)02—0397—04中圖分類號(hào):TP36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A基于單片機(jī)與BP網(wǎng)絡(luò)的高精度壓力變送器的設(shè)計(jì)張建軍1,李頎1,丁明東2,龐興2(I.陜西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,陜西西安710021;2.西安中星測(cè)控有限公司,陜西西安710077)摘要:介紹了以超低功耗單片機(jī)MSP430為核心的高精度壓力變送器的硬件電路設(shè)計(jì),針對(duì)壓力傳感器的溫度漂移問(wèn)題分析了用于溫度補(bǔ)償?shù)腂P網(wǎng)絡(luò)算法,通過(guò)MSP430對(duì)壓力傳感器工作環(huán)境的溫度和壓力信號(hào)采集作為BP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練與檢測(cè)樣

2、本,構(gòu)造BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練,將訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型利用c語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制核心,研究了單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)方式;結(jié)果表明:利用MSP430單片機(jī)減少了系統(tǒng)功耗,其豐富外設(shè)減少了所設(shè)計(jì)變送器的體積,利用BP網(wǎng)絡(luò)算法提高了變送器的精度,并有很好的抑制零點(diǎn)漂移與時(shí)漂的能力。關(guān)鍵詞:MSP430單片機(jī);BP網(wǎng)絡(luò);壓力變送器;溫度補(bǔ)償ADesignofHighSmartPressureSensorBasedonSingleChipComputerandBPNetworkZhangJianjunl,LiQil,DingMi

3、ngdon92,PangXin92(1.ElectricalandInformationEngineeringCollege。Shaan】【iUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710021,China;2.Xi’anChinastarM&CLimited,Xi’an710049,China)Abstract:Thehighsmartpressuresensor’Shardware-circuitdesignbasedonUltra—LowPowerMSP430MCU

4、isintroduced.TheBPnet—workalgorithmintemperaturecompensationcausedbythepressuresensor’stemperaturedriftisanalyzed,andthecollectedvaluesofpressersensor’StemperatureandpressuresignalswithMCUwereusedinBPnetworkforofflinetraining.Thesuitednetworkmoduleisexpres

5、sedbyClanguageprogram;thesoftware-implementedmethodisanalyzed.TheresultshowsthattheMSP430MCUcanreducesystempoweranditsrichexteriorequipmentscanreducethesizeofpressuresensor,theprecisionisimprovedbyBPnetworkalgorithm,zerodriftandtimedriftarebestcontrolled.K

6、eywords:MSP430MCU;BPnetwork;pressuresensor;temperaturecompensationO引言精度仍然是壓阻式壓力傳感器的最主要的指標(biāo),壓力傳感器還存在著功耗過(guò)大影響其使用的問(wèn)題。擴(kuò)散硅壓力傳感器由半導(dǎo)體材料制成,其輸出值不只決定于輸人的壓力,還受到環(huán)境溫度變化的影響,會(huì)產(chǎn)生溫度漂移現(xiàn)象,其自身非線性與器件封裝也會(huì)影響其精度n]。提高精度主要的方式是進(jìn)行溫度補(bǔ)償,溫度補(bǔ)償有線性插值法,最小二乘法,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等,其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP網(wǎng)絡(luò)法是很好的方法[2],通過(guò)建

7、立BP網(wǎng)絡(luò),利用其能夠以任意精度逼近任何非線性函數(shù)的能力進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,針對(duì)這種問(wèn)題描述了BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)并應(yīng)用在MSP430單片機(jī)系統(tǒng)中。MSP430是超低功耗有豐富外設(shè)的16位單片機(jī),并且有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力,用MSP430采集傳感器的壓力輸出和所處環(huán)境的溫度值作為BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練輸入樣本進(jìn)行離線訓(xùn)練,最大程度地修改權(quán)值與閾值,利用訓(xùn)練后的權(quán)值數(shù)組與閾值數(shù)組去對(duì)變送器進(jìn)行控制輸出,將其結(jié)構(gòu)利用c語(yǔ)言編程,達(dá)到BP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合控制的目的。收稿日期:2009—08—25;修回日期:2009一09—28。作者簡(jiǎn)介:張

8、建軍(1983一),男,河南太康縣人,碩士研究生,主要從事工業(yè)自動(dòng)化及智能控制的研究。李欣(1973一),女,碩士,副教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事過(guò)程控制及智能控制方面的科研與教學(xué)。l系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.1芯片選型美國(guó)TI公司生產(chǎn)的MSP430單片機(jī)[3]為高整合,高精度的單芯片系統(tǒng),其利用精簡(jiǎn)指令集,是16位高速處理單片機(jī),系統(tǒng)T作相對(duì)穩(wěn)定,處理能力強(qiáng)。另外它有豐富的外圍模塊,A/D模塊,D/A模塊等,在利用時(shí)減少了

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