智能变送器的软件创新设计思路

智能变送器的软件设计部分主要包括

ADUC7061 的启动代码和初始化、A/D 转换结果的相

关滤波、数据转换等数据处理、零点校准和满度校准、模拟电流变送信号输出控制程序、温
度补偿单元和串行

RS485 通信程序等。由于基于 ARM7TDMI 内核的 AUDU7060 内部集成

了高精度的

24 bit Σ-Δ 型 ADC 和其他的模拟外设，同时支持零点校准、满度校准等系统校

准功能，所以

A/D 校准和转换值的获取可以很方便实现 ;模拟电流变送信号输出由

ADUC7061 控制 AD5420 产生，线性受控于输出的数字信号。

　　

2.1 温度补偿单元

　　传感器的输入输出关系随着环境温度的变化而变化。设传感器的被测量为

x，输出量

为

y，t 为环境温度。考虑环境温度因素，传感器静态特性为：y=f(x,t),常表现为随温度变

化的非线性特性，这与传感器的理想输入输出关系

y=kx 相比，存在着线性误差和温度误

差。将

y=f(x,t)按级数展开得：

　　由此可见，温度变化必然带来传感器的零点漂移和温度误差，为提高测量精度，需
要对传感器的温度误差进行补偿。

　　目前对传感器的误差软件补偿的方法很多，大体上分为两大类：线性插值拟合和非
线性插值拟合。线性插值和拟合方法简单易操作，但实际补偿精度不够理想，本智能变送
器对传感器的误差补偿采用三次样条曲线插值补偿，实际应用表明可以很好地补偿传感
器的非线性误差及温度误
　　
　　

2.2 RS485 通信程序

　　通信程序采用半双工的

RS485 通信模式,通信协议自定义，实现与上位机的数据交互。

智能

变送器

可以接受上位机发出的命令实现智能变送器的系统参数修改、零点校准和满度

校准、输出模拟信号类型、传感器补偿单元的使用与否等设置。

RS485 通信接口将智能变送

器对传感器的信号转换结果上传给上位机。

　　

2.3 智能变送器程序流程图

　　具体的智能变送器主控程序流程图如图

7 所示。

　　智能变送器的串口接收采用中断接收模式，可以实时响应上位机发出的命令。

　　

3 试验结果分析

　　对智能压力变送器实验时选用了一款系统综合精度为

0.3/FSR、量程为 100 kg 的力敏

传感器，实验标定设备系统精度为

0.03%，实验测得的数据见表 1 和表 2。表中列出了温度

补偿前后的正行程数字信号输出数据，因模拟电流变送信号受控于数字输出信号，表中
未列出电流变送信号。