一種智能壓力傳感器系統中FPGA的實(shí)現

誤差校正過(guò)程為：

當S1閉合時(shí)，x=0,依據誤差校正公式得到式（2），用于系統零點(diǎn)校準；

當S2閉合時(shí)，x=E（標準電壓），得到公式（3），用于系統增益誤差校正；

聯(lián)立式（2）、式（3）可得誤差校正因子：

當進(jìn)行實(shí)際測量時(shí)S3閉合，利用計算出的誤差校正因子和誤差校正公式（1），即可求出校正后的輸出信號y. function ImgZoom（Id）//重新設置圖片大小 防止撐破表格 { var w = $（Id）。width; var m = 650; if（w

2.2 傳感器溫度補償方法

對壓力傳感器來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度對其測量結果有較大的影響，為了消除溫度引起的誤差，需要對傳感器的信號做溫度補償。通過(guò)測量傳感器的工作溫度實(shí)現傳感器溫度的補償。傳感器的溫度誤差校正模型為：

式中：y為測量值；yc經(jīng)溫度補償后的測量值；△φ為傳感器的實(shí)際工作溫度與標準測量溫度之差；a0為校正溫度變化引起的傳感器標度變化系數，a1為校正溫度引起的傳感器零位漂移變化系數，這兩個(gè)系數反映了傳感器的溫度特性。

2.3 隨機誤差消除方法

系統采用算術(shù)平均的數字濾波方法消除系統的隨機誤差，通過(guò)連續N個(gè)采樣值取其算術(shù)平均值，得數學(xué)表達式為：

適合用于對具有隨機干擾信號的濾波。

3 系統硬件結構設計

依據系統的誤差校正和溫度補償方法，可得系統的硬件連接結構如圖2所示。圖2中模擬多路開(kāi)關(guān)AD7502的4個(gè)輸入通道分別為：A1A0=00,選通S0,S0通道接地，用于零點(diǎn)漂移校準；A1A0=01,選通S1,S1通道接+5 V（為AD1674最大輸入電壓的50%），用于增益誤差校正；A1A0=10,選通S2,S2通道接溫度測量信號，用于傳感器的溫度補償；A1A0=11,選通S3,S3通道連接壓力測量信號。通道選通信號A0,A1由FPGA芯片中的DAS_A0和DAS_A1引腳控制。

系統中A/D轉換器AD1674采用獨立工作模式，其控制引腳設置為：CE和12/8接高電平；CS和A0接低電平。此時(shí)，AD1674設置為12位A/D轉換，12位數據輸出，其轉換完全由R/C控制，如圖2所示。當R/C=O時(shí)，啟動(dòng)12位A/D轉換；當A/D轉換結束時(shí)，狀態(tài)信號STS=0,否則STS=1;當R/C=1時(shí)，讀取12位A/D轉換數據。R/C信號由FPGA芯片的DAS_RC控制。整個(gè)系統由基于FPGA的片上系統（SoC）控制。其中，FPGA芯片中的DAS_STS,DAS_RC,DAS_IN,DAS_A引腳為用戶(hù)定制邏輯，即DAS控制單元的外部接口，用于控制AD1674的工作時(shí)序轉換和AD7502的通道選擇。