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1、多类型信号输出的力传感器信号变送器摘要：本文设计了一款基于CAN总线的多类型信号输出的力传感器信号变送器，本人在阅读大量文献的基础上，对硬件电路做了系统分析，设计了电源电路、数据获取和采集电路以及串行通信接口设计电路，在电源电路的设计中，采用了MAX1677作为电源部分的核心器件，得到电源部分设计要求为+3V输入，+5V和+3.3V双电压输出；在数据获取和采集电路的设计中，采用了多谐振荡器和非多谐振荡器的设计，达到了数据获取和采集的目的，在串行通信接口设计中，利用RS-485实现单片机与PC机远距离通信的一种接口,在不使用调制解调器的情况下,使用小于100
2、kbps波特率时,信号可传输1200m,本系统传输速率为9600bps。最后以CAN工业总线为基础，在KeilC环境下做了通信试验，达到了预期目标。关键词：信号变送器，CAN总线，KeilC环境第一章绪论1.1研究背景近年来，随着传感器和变送器的迅速崛起，工业自动化的发展，传感器信号变送器的应用越来越广泛。传感器信号变送器日益深刻的在改善着工业自动化领域的生产方式，已经成为工业自动化方面不可或缺的一部分。力传感器信号变送器日益成为工业数据采集的最佳渠道，并逐步进入传统的流通领域。传感器信号变送器在自动化领域的不断发展，越来越多的客户在工业生产中需要多种可选
3、的输出信号类型来采集便捷的数据。根据ARC咨询集团变送器世界调查报告显示,全世界压力变送器市场2002年其市场销售额为12.74亿美元,2007年达到14.71亿美元。2004年中国的变送器市场接近l亿3500万美元,而到2009年,中国的变送器市场到达了2亿3100万美元。1.2研究意义本论文目的是设计出多类型信号输出的力传感器信号变送器。设计模块的软硬件，对传感器的信号进行高精度采集与处理，模块对外采用标准接口；设计模块的软件，要求能通过PC机对采集模块的系统参数进行配置并保存，能通过PC机实现传感器的系统校准；设计的多类型信号输出的力传感器信号变送器
4、要求能标准工业变送信号产生，能够通过相关总线将信号通过有线方式远传，并要求设计无线数据传输链路，使力传感器信号变送器实现短距离无线数据通信。1.3国内外研究现状在国外,美国、德国及日本等国家,很早之前就把传感器技术列为重点开发的技术之一。早在上世纪80年代,美国就已宣称人类社会进入传感器时代,2000年时美国空军举出的15项有助于提高21世纪空军能力的关键技术中,传感器技术位列第二。日本也把计算机、通信、激光、半导体、超导和传感器列为六大核心技术,日本科学技术厅制订的90年代重点科研项目,超过四分之一与传感器紧密相关。目前,国外的压力传感器技术水平已经很高
5、,主要表现在:1)精度高,测量范围广。压力传感器精度可达0.1%。-0.05%甚至0.01%。PSI公司的标准数字型压力传感器重复性可达0.005%,滞后0.001%,温度误差0.0002%,测量范围和工作温度跨度也十分可观;2)小型化、系列化、标准化。量程覆盖0.01-lOOOOPsi;3)可靠性高、稳定性好。敏感元件可靠度高达8-9级;4)品种多、更新换代快。国外传感器品种超过2万余种,产品更新换代时间一般不超过2-3年。在国内,我国起步略晚于国外,MEMS技术不够成熟,传感器行业整体规模相对较小。上世纪70年代初,我国开始逐步研究集成压阻式压力传感器
6、,并于1974年研制出国内第一代圆膜片式鞋压阻式压力传感器。90年代后,高精度压力传感器是我国研究的重要方向。目前国内从事传感器研发生产的厂家已达1300余家。但是产品种类仅有300余种,是现有传感器种类总量的七分之一。大部分厂家规模小,技术设备落后,整体上与世界先进国家或企业相比,科研水平落后5-10年,生产水平更是落后10-20年。在产品的更新换代方面,速度落后几个周期。这些现状导致国内的传感器产品种类十分不全,产量过低,因此远远无法满足国内需求。由于我国工业基础比较落后,能够自主开发微位移电子式压力变送器能力的企业非常的少,其中绝大部分选择了引进技术
7、或者合资组装的方式进行生产，例如北京远东仪表厂、西安仪表厂在80年代,上海自动化仪表一厂在20世纪90年代初,都选择了从美国Rosemount公司引入1151系列的电容式压力传感器变送器。横河公司与四川仪表总厂合资成立了重庆川仪横河公司(后改成重庆横河川仪公司),进行生产EJA系列变送器，同时通过横河公司及川仪总厂在中国的销售网络进行推销,年销售额快速增长,其销售的势头甚至超过了著名的罗斯蒙特公司旗下的变送器类产品。ABB公司在1999年推出柳20O0T智能变送器后与上海威尔泰公司合资建立生产线,并己经取得了年销售数万台的业绩。近年来,由于跨国公司在中国变
8、送器的销售量大幅增长,除了日本富士与浙大中控仪表公司合作生产CXT
