基于单片机与bp网络的高精度压力变送器的设计

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1、万方数据文章编号：1671—4598(2010)02—0397—04中图分类号：TP36文献标识码：A基于单片机与BP网络的高精度压力变送器的设计张建军1，李颀1，丁明东2，庞兴2(I．陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021；2．西安中星测控有限公司，陕西西安710077)摘要：介绍了以超低功耗单片机MSP430为核心的高精度压力变送器的硬件电路设计，针对压力传感器的温度漂移问题分析了用于温度补偿的BP网络算法，通过MSP430对压力传感器工作环境的温度和压力信号采集作为BP网络的训练与检测样

2、本，构造BP网络进行离线训练，将训练好的网络模型利用c语言编程实现单片机控制核心，研究了单片机软件实现方式；结果表明：利用MSP430单片机减少了系统功耗，其丰富外设减少了所设计变送器的体积，利用BP网络算法提高了变送器的精度，并有很好的抑制零点漂移与时漂的能力。关键词：MSP430单片机；BP网络；压力变送器；温度补偿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引言精度仍然是压阻式压力传感器的最主要的指标，压力传感器还存在着功耗过大影响其使用的问题。扩散硅压力传感器由半导体材料制成，其输出值不只决定于输人的压力，还受到环境温度变化的影响，会产生温度漂移现象，其自身非线性与器件封装也会影响其精度n]。提高精度主要的方式是进行温度补偿，温度补偿有线性插值法，最小二乘法，神经网络算法等，其中神经网络中的BP网络法是很好的方法[2]，通过建

7、立BP网络，利用其能够以任意精度逼近任何非线性函数的能力进行数据拟合，针对这种问题描述了BP网络的结构并应用在MSP430单片机系统中。MSP430是超低功耗有丰富外设的16位单片机，并且有较强的数据处理能力，用MSP430采集传感器的压力输出和所处环境的温度值作为BP网络训练输入样本进行离线训练，最大程度地修改权值与阈值，利用训练后的权值数组与阈值数组去对变送器进行控制输出，将其结构利用c语言编程，达到BP网络数据融合控制的目的。收稿日期：2009—08—25；修回日期：2009一09—28。作者简介：张

8、建军(1983一)，男，河南太康县人，硕士研究生，主要从事工业自动化及智能控制的研究。李欣(1973一)，女，硕士，副教授，硕士生导师，主要从事过程控制及智能控制方面的科研与教学。l系统硬件设计1．1芯片选型美国TI公司生产的MSP430单片机[3]为高整合，高精度的单芯片系统，其利用精简指令集，是16位高速处理单片机，系统T作相对稳定，处理能力强。另外它有丰富的外围模块，A／D模块，D／A模块等，在利用时减少了