针对矿用压力变送器采集值易受环境影响而产生异常值,设计了一种抗干扰能力强的软件方案,介绍了软件设计流程。把采集到的压力信号转换为电信号,通过A/D采样电路,将采样模拟信号通过选定的定斜率直线分段分割,再通过选定的中位值平均滤波算法进行软件滤波优化,对采样芯片采集到的A/D值进行换算处理,#后将这些值转换为代码字符串进行通信传输,此算法在实际应用中取得了良好的效果。
引言
矿用压力变送器现场使用中需要安装在不同口径的管道上面,用不同的量程对管道里面的液体或气体进行压力的采集测试,在对压力采集的过程中,三畅变送器会受到诸如电磁、环境温度、腐蚀、振动、冲击等因素的影响,从而使变送器采集值产生误差,例如零点飘逸、满刻度飘逸等,如何避免或降低这些误差的产生,这个关键的问题,就需要用不同方式的滤波和嵌入式软件程序在算法上进行处理,从而保证压力变送器采集值的正确性。矿用压力变送器抗干扰软件设计,对3种软件滤波算法进行了对比,通过对比采用了中位值平均滤波算法,并阐述和讲解了软件设计中的RS485通信协议规约和系统的通信流程。
1 压力变送器A/D转换
A/D转换是通过一定的电路将采集到的模拟量信号转变为数字量信号并进行存储的一种电路转换方式。A/D转换技术是现实各种模拟信号通向数字shijie的桥梁,作为将模拟信号转换成数字信号的A/D有积分、逐次逼近、并行等几种方式可以采取。
本文所研究的压力变送器A/D采样转换是通过分段的方式将一定范围内的电压值所对应的压力值,按照线性关系,以212的计数方式对采样的电压0.5~4.5V信号进行分割分段处理,然后转换为数字量,进而存储在12位的寄存器中,等待CPU对数据的随时调用。对电压采样信号的A/D值如何进行分割分段如图1所示。
2 压力变送器滤波处理
在压力变送器进行A/D采样转换过程中,会受到外界不同脉冲信号对其采样的干扰,即造成压力采样值出现不精que甚至计数错误。所以,对不正常的干扰信号进行滤波很有必要。信号滤波包括硬件滤波和软件滤波2种方式。硬件滤波一般采用LC谐振电路或者RC网络作为滤波器件,硬件滤波一般对异性波进行过滤,而对同频率同幅值周期不一致的难以过滤去除,那么此时采用数字滤波就会很好地处理这种情况。
数字滤波就是通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重,因此它实际上是一个软件程序滤波,常用的滤波方式有算术平均值滤波法、限幅滤波、中位值平均滤波法、低通滤波、高通滤波等,通过信号滤波以及软件程序算法对采样信号的处理,可以把正确的采样值存储在寄存器中,等待核心CPU对其调用。以下重点对3种滤波法进行详细讲述。
2.1 算术平均值滤波法
算术平均值滤波算法其流程为:采样值进入中断或者查询,然后把采到的A/D值放入缓存或寄存器Buffer,从第1次计数累计采样次数,退出中断或者查询;然后再进入下一次循环,等累计采样次数达到要求时,此轮采样结束;#后把采样值进行算数平均计算,从而得出一个采样实时数据。其采样存储一次数据流程如图2所示。
采样M次完成后,程序就对所采样的值进行算术平均数据计算,M次数据累加和得出数据SUM,然后再进行M次算术平均值计算,#后得出一个采样周期的算术平均值Vale,其算法主要代码如下:
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