![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
智能传感器实验指导书.doc
《智能传感器实验指导书.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《智能传感器实验指导书.doc(18页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、(完整word)智能传感器实验指导书智能传感器实验指导书仇国庆 编写重庆邮电大学自动化学院自动化专业实验中心20064目 录实验一:扩散硅压阻式压力传感器非线性补偿和温度自补偿实验实验二:基于CAN(控制器局域网)总线智能传感器节点设计实验实验一:扩散硅压阻式压力传感器非线性补偿和温度自补偿实验一实验目的1 了解扩散硅压力传感器的工作性能和工作原理。2 掌握扩散硅压力传感器非线性补偿方法;2掌握扩散硅压力传感器温度自补偿方法.二实验内容1扩散硅压力传感器的非线性补偿; 2扩散硅压力传感器的温度自补偿。三基本原理 扩散硅压力传感器压力测量原理如图1所示,压阻式半导体压力传感器用恒流源驱动,其输出
2、信号经放大后进入A/D 变换器,CPU采集A/D 的数字信号,对信号进行数字滤波,然后,经过温度补偿和非线性补偿处理后,显示测量数据.五、实验步骤1、非线性补偿非线性补偿一般是在室温下进行的,并且通常认为温度的变化对压力传感器线性度的影响很小,非线性补偿需要三个步骤:1)非线性的测量为了对压力非线性进行数字补偿首先在0 (零压)到FS0(满压)之间选定有限个压力测试点,供给稳定的压力,采集各个压力下A/D 转换的值,将该值与0到FS0时A/D值所连接而成的端基直线进行比较,如图2A,得到各压力点的误差值, 如图2B. 通常压阻式半导体压力传感器的非线性都呈鼓形,如图2B为上凸形,也有下凹形,
3、也有少量的S形。图2 测量值与理想值的偏差 图2 非线性误差2)非线性的描述对于测试压力以外的其它各点的非线性误差,常用三种方式推导:(1)折线法,依次用直线连接相邻的点;(2)曲线拟合法,对测试点的数值采用最小二乘法, 用多次曲线拟合;(3)三次样条曲线法,折线法简单易用, 但要求测试压力的点较多, 否则其他点的偏差较大。三次样条曲线法要求测试的精度高,测试压力点选择合理,否则易使曲线的局部产生畸变,带来很大的偏差,实验表明用曲线拟合的方法更能描述其非线性,也更符合传感器的特性,本实验建议用二次曲线对传感器的非线性进行拟合。3)非线性补偿的实现得到各个压力下非线性的描述后可以用CPU 对非线
4、性误差进行补差,由于在智能传感器器中采用的CPU 数学运算能力一般较低,对曲线拟合和样条函数的方法不宜直接用曲线方程解算非线性的误差,否则CPU 的开销过大,可用以下方法计算各点的非线性误差。(1)离散法,将0到FS0压力量程均分若干段假定每一压力段非线性误差为常数把每段的非线性误差补偿值存入智能传感器中,传感器在工作中根据所处的压力段读取不同的补偿值,如图3A,显然分段越细补偿越精确,但存入的参数也越多,由于压阻式半导体传感器的非线性误差普遍较小,这不失为一种很好的补偿方法,但若非线性误差较大且分段较少时,量化误差很明显。图3A 离散法进行非线性误差补差图 3 B 折线逼近法进行非线性误差补
5、差(2)折线逼近法,仍然是将0到FS0压力量程均分为若干段,但每一段的补偿不是采用单一数值,而采用直线方程,如图3B,避免了量化误差,精度较好,但与离散法相比CPU 开销稍大,在相同补偿精度的情况下,存入智能传感器器中的参数比离散法的要少。(3)多次折线逼近法,原理与折线逼近法相近,但计算顺序不同,首先将0到FS0分为两段,用两段直线逼近,如图4A,直线方程分别为Y1 = a X1,Y2 = b * X2,经两段直线补偿后,非线性的误差曲线成为图4B,再将两段直线的中点1/4FSO和3/4FSO作为端点,分别各用另两段直线逼近,以此类推,其逼近直线形成的直线段以及补偿精度与折线法相同,但存入智
6、能传感器器中的参数的个数较少。图4A 第一次折线逼近图 4B 第二次折线逼近本实验建议采用离散法或折线逼近法。2、温度补偿 认为不同压力时温度对传感器的影响都是相同的。将传感器置于温度可调可控的恒温装置中(如恒温水浴锅等),在传感器的工作温度范围内,在压力一定情况下,测量不同温度时,传感器输出经A/D后的数字值,列出下表。温度 ()11传感器输出0.970根据测量数据,采用最小二乘拟合得到温度补偿曲线.实验二:基于CAN(控制器局域网)总线智能传感器节点设计实验实验目的:1。了解CAN总线的基本知识 2.掌握CAN总线控制器SJ1000的使用方法 3.掌握硬件及软件的设计方法实验要求:将两台实
7、验设备构成的CAN节点连到同一个CAN总线上,总线上的任意节点均可以向其他节点发送报文,当某一点收到另一点的报文后,可将该报文在屏幕上显示。发送报文采用按键启动方式,每按动一次按键,发送一帧报文。实验设备:PC机、TDACC+实验系统两套、i368EX系统板两块.实验原理1。实验原理CAN总线单元中,SJA1000与控制计算机的接口如下图所示.2.实验接线和程序流程图实验接线如图所示,图中画:“0的线需实验者在实验时自行接好。主程序流程图3.实验步骤:(1) 参考流程图编写程序,检查无误后编译、链接、装载程序。(2) 按照实验线路图连线,将单次阶跃单元中的电位器旋至最大,检查无误后,开启设备电
8、源。(3) 分别运行发送报文和接受报文程序,任意节点可随时发送报文,每按动一次按键就启动报文发送,可在另一节点观接收到的报文,检查接收的报文和发送的报文是否一致。思考题:如何将双机通讯改为多机通讯,并增加广播发送功能。附录:CAN总线及其控制器:CAN(Controller Area Network)即控制器局域网属于现场总线的范畴,是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络.控制器局域网络CAN是由德国Bosch公司的为汽车的监测和控制而设计的,逐步发展到用于其它工业领域的控制。CAN已成为国际标准化组织ISO 11898标准。在CA
9、N总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能。可完成对数据的成帧处理。CAN具有如下特性:(1)通信速率为5Kbps/10km,1Mbps/40m,节点数110个,传输介质为双绞线或光纤等.(2)采用点对点、一点对多点及全局广播几种方式发送接收数据.(3)可实现全分布式多机系统且无主、从机之分,每个节点均主动发送报文,用此特点可方便地构成多机备份系统。(4)采用非破坏性总线优先级仲裁技术,当两个节点同时向网络发送信号时,优先级低的节点主动停止发送数据,而优先级高的节点可不受影响地继续发送信息;按节点类型分成不同的优先级,可以满足不同的实时要求。(5)支持三类报文帧:数据帧、远程帧、
10、超载帧.采用短帧结构,每帧有效字节数为8个。这样传输时间短,受干扰的概率低,且具有较好的检错效果。(6)采用循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)及其它检错措施,保证了极低的信息出错率。(7)节点具有自动关闭功能,当节点错误严重时,则自动切断与总线的联系,这样不影响总线正常工作。(8)CAN单片机:Motorola公司生产带CAN模块的MC68HC05x4,Philips公司生产82C200,Intel公司生产带CAN模块的P8XC592。(9)CAN控制器:Philips公司生产的82C200,Intel公司生产的82527。(10)CAN I/O器件:Phil
11、ips公司生产的82C150,具有数字和模拟I/O接口。CAN总线报文传送、帧类型和帧格式在CAN网络中,一个发出报文的节点的单元称为该报文的发送器,并且保持该身份直至总线空闲或丢失仲裁.如果一个节点单元不是该报文的发送器,而且总线不为空闲,则该节点单元被称为接收器报文传送由以下4种不同的帧类型表示和控制 数据帧:数据帧将数据从发送器传送到各个接收器; 远程帧:远程帧请求具有相同标识符的数据帧的发送; 出错帧:任何单元检测到总线错误就发出出错帧;超载帧:超载帧用于在先行和后续的数据帧或远程帧之间提供一段附加时延。在CAN2.0B规范中,有两种帧格式,其主要区别在于标识符的长度。具有11位标识符
12、的帧称为标准帧;而具有29位标识符的帧则称为扩展帧。数据帧:数据帧由7个不同的部分组成:帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、应答域和帧结束。其结构如图所示。远程帧:远程帧由6个不同的部分组成:帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域和帧结束。其结构如图所示。出错帧:出错帧由两部分组成。第一部分由来自不同的节点的出错标志叠加而成,随后的第二部分是出错界定符。其结构如图所示。超载帧:包括两个域.超载标志和超载界定符。如图所示。CAN总线控制器SJA1000SJ1000独立CAN总线控制器是PHILIPS公司PCA82C200 CAN总线控制器(BasicCAN)的替代产品。与PCA82C20
13、0 引脚兼容,电气兼容,原PCA82C200 的工作模式在SJA1000中称为BasicCAN模式。因而最大限度地保证了器件的互换性,而且还增加了一种新的工作模式PeliCAN。SJA1000完全支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。SJA1000特性l SJA1000增加了两种模式: 1.BasicCAN模式:与PCA82C200兼容 2。PeliCAN模式:扩展功能工作模式通过时钟分频寄存器中的CAN模式位来选择.复位默认模式是BasicCAN模式。l PeliCAN模式的扩展功能:接收和发送标准和扩展报文;达64字节的接收FIFO;对于标准和扩展帧都有单/双接收过滤器,接收过滤器包括屏
14、蔽码和接收码寄存器;可读/写访问的错误寄存器;可编程的错误报警限;最近一次错误代码寄存器;对于每一种CAN总线错误都能产生不同的出错中断;仲裁丢失中断,并带有详细丢失仲裁位置信息;允许单次发送,当出错或丢失仲裁时不重发;只听模式(监视CAN总线,无应答,无出错标志);支持热插拔自身发送报文接收;硬件禁止CLKOUT输出SJA1000内部结构以及引脚如图所示.SJA1000的BasicCAN模式l 地址分配: CAN控制器SJA1000对于CPU而言,是可编程外围芯片。CPU可以像操作扩展RAM一样操作SJA1000片内的寄存器。 SJA1000的地址区域主要由控制段和报文缓冲器段组成,如附表1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 智能 传感器 实验 指导书
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。