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基于MSP430單片機(jī)高精度溫度測(cè)量的補(bǔ)償方法
摘要：用MSP430P315單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)阻性溫度傳感器的電阻檢測(cè)；用查表和線性插值結(jié)合的方法，簡(jiǎn)化標(biāo)度變換的算法結(jié)構(gòu)。對(duì)電池電壓的降低進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)分析補(bǔ)償電阻的精度對(duì)溫度檢測(cè)的影響。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 線性插值 補(bǔ)償 溫度檢測(cè)
引言
長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)跍y(cè)量溫度時(shí)，大部分使用常規(guī)的測(cè)量方法測(cè)量。檢測(cè)精度要求較高時(shí)，調(diào)理電路復(fù)雜、A/D的位數(shù)高，使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)成本居高不，很難普及。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多功能完備的低功耗、低電壓大規(guī)模集成電路，為設(shè)計(jì)便攜式高精度測(cè)溫系統(tǒng)提供了硬件基礎(chǔ)。本文介紹的高精度便攜式測(cè)溫儀，使用了非常適合作低功耗便攜式測(cè)試設(shè)備美國(guó)TI公司的MSP430P325為控制器，用Pt500鉑電阻完成溫度檢測(cè)，檢測(cè)的溫度通過(guò)液晶顯示器顯示。本測(cè)試儀的測(cè)溫精度達(dá)到0.03℃。
硬件電路設(shè)計(jì)
MSP430P325單片機(jī)內(nèi)部集成了可切換的精密恒流源。精密恒流源的電流大小由外部精密電阻確定，同時(shí)內(nèi)部又集成了6個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器和液晶控制器。這樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，適合驅(qū)動(dòng)性傳感器。因此，可減少信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)和顯示環(huán)節(jié)的擴(kuò)展，大大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，效降低了系統(tǒng)功耗。
1.溫度傳感器數(shù)學(xué)模型
溫度敏感元件采用鉑電阻Pt500，在～630.75℃溫度范圍內(nèi)鉑電阻阻值與溫度關(guān)系為
b=-5.847×10-7/(℃) 2
根據(jù)上式進(jìn)行溫度計(jì)算，需要求解二階方程的解，計(jì)算程序復(fù)雜，精度也難以保證。為此本文使用表格法和線形插值法進(jìn)行溫度標(biāo)度變換。方法如下：首先，以溫度增加1℃對(duì)應(yīng)的絕對(duì)電阻值建立120個(gè)表格，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與表格內(nèi)的電阻值進(jìn)行比較，直到Rn≤RM<Rn+1時(shí)停止比較，求出溫度整數(shù)部分，根據(jù)R-Rn和Rn+1-Rn的比值求解溫度的小數(shù)部分，就可求出溫度值。這種方法計(jì)算簡(jiǎn)單方便，也能滿足設(shè)備精度要求。
2.MSP430P325單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換原理
MSP430系列單片機(jī)具有低功耗、高抗干擾、高集成度等優(yōu)點(diǎn)。其中MSP430P325單片機(jī)具6有個(gè)通道14位A/D轉(zhuǎn)換器，如圖1所示。6個(gè)通道中A0～A3可編程為恒流源工作、適合于外妝電阻性、無(wú)源傳感元件的應(yīng)用場(chǎng)合。SVCC端是A/D轉(zhuǎn)換的參考電壓端，它可連接于片內(nèi)的AVCC，也可由外部穩(wěn)壓源提供。A/D轉(zhuǎn)換采用逐次逼近原理，由內(nèi)部一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)生個(gè)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)配合D/A及比較器等電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，由時(shí)鐘ADCLK控制轉(zhuǎn)換的進(jìn)程。轉(zhuǎn)換過(guò)程經(jīng)過(guò)兩卡，首先通過(guò)電阻陣列分壓值與輸入信號(hào)的比
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