宽范围精密温度测量及存储系统的设计与实现

摘要

光纤陀螺仪具有众多的优点而在各个领域得到广泛的应用。但光纤陀螺仪也具有其自身的缺点,即对工作环境温度十分敏感。为了降低环境温度对光纤陀螺仪输出精度的影响,可以通过温度补偿提高其输出精度。而考虑到温度监测、存储的便捷性,不仅要求温度测量系统具备温度测量功能,还需要温度测量系统能进行长时间的温度数据自动存储,以便后期的数据处理分析。因此设计宽范围高精度的温度测量存储系统对光纤陀螺仪的研发、生产和测试具有重要的意义。
　　课题以实现高精度光纤陀螺研制、生产全过程精密温度监测为目标,设计宽范围高精度温度测量存储系统。首先,以功能和性能需求分析为依据,设计温度测量存储系统的总体方案。而后以PT1000为温度传感器,采用比较法温度检测电路,选择高性能的多通道选择开关,设计多通道温度测量电路。通过24位的高精度A/D转换器AD7793对温度检测电路的输出进行模数转换;设计分段最小二乘算法,通过温度曲线拟合对温度测量的非线性误差进行补偿。选用DS3231M设计实时时钟、系统温度检测和温度报警电路,为测量的温度数据提供时间信息,方便后期处理;通过检测系统温度,对温度测量进行温度补偿,使系统能在较宽的工作环境温度范围内达到高精度测温的要求。采用SD卡作为温度数据存储设备,设计温度数据存储模块。根据SD卡的SPI通信协议编写了SD卡的驱动程序,并依据FAT文件管理系统规范建立支持FATl6和FAT32文件系统类型的文件管理系统,负责温度数据的自动存储,方便PC机读取存储在SD卡中的温度数据。将数据送到需要的指定地点以供使用。在完成温度数据自动采集、存储的基础上,以CP2102作为UART/USB转换芯片,完成USB接口的通讯电路设计,能实时将温度数据通过USB接口发送至上位机。同时利用LCD12864液晶显示模块和独立键盘,完成人机交互模块的设计。
　　在完成硬件系统和软件系统设计的基础上,最后,对温度测量系统进行温度数据自动存储的可靠性和温度测量精度的实测验证。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 温度测量系统发展现状

1.3 论文主要工作及章节安排

第2章 总体方案设计

2.1 系统需求分析

2.2 总体方案设计

2.3 关键器件选型

2.5 本章小结

第3章 硬件系统设计

3.1 温度检测模块设计

3.2 SD卡存储模块设计

3.3 人机交互模块设计

3.4 通讯模块设计

3.5 辅助模块设计

3.6 微处理器模块设计

3.7 本章小结

第4章 软件系统设计

4.1 软件总体流程图

4.2 A/D转换模块软件设计

4.3 DS3231M模块软件设计

4.4 运算模块软件设计

4.5 SD卡存储模块软件设计

4.6 通讯模块软件设计

4.7 本章小结

第5章 系统测试验证

5.1 SD卡温度数据存储的验证

5.2 测温系统测量精度验证

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢