1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来计算机技术的飞速发展，使得仪器仪表向自动化、多功能化方向发展，特别是目前发展较快的总线技术要求变送器具有良好的可靠性和更高的精度。随着现代化工业的发展，自动化系统不断的大型化和复杂化，从过去以生产过程运行的稳定性为目的的转变为今天大规模集中和最佳化控制，加上应用领域的扩展，对变送器提出越来越高的要求。变送器是工业过程重要的基础自动化设备之一，为此国外许多公司已推出越来越多的新型变送器。而我国在这方面发展比较滞后，因此研究和开发新型变送器具有重要的理论和实际意义。

工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要变送器将其转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。在诸类仪表中，变送器的应用最为广泛、最普遍，主要是采用4-20ma电流来传输模拟量。变送器分为二线制和四线制两种。四线制变送器有两根电源线和两根信号线，对电流信号的零点几元件的功耗无严格要求。二线制变送器只有两根外部接线，它们既是电源线又是信号线，电流信号的下限不能为零，但二线制变送器的接线少，传送距离长，在工业中应用最为广泛。目前普遍使用的变送器是以70年代统一的4-20madc模拟信号标准传送信号的二线制变送器（国内还有少量四线制0-10ma dc信号变送器）。他们在传送信号时，模拟信号不能简单叠加，信道为一对一，即一对导线上只能传输一个变送器输出信号，且只能单向传输。二线制变送器不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线，可节省大量电缆线和安装费用；而且在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；将4ma用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0ma）十分方便；二线制变送器电流环标准下限为4ma,这使得二线制变送器的设计成为可能。基于以上优点，二线制变送器将有广泛的应用前景。

同时，随着智能仪器的微型化、网络化、智能化、多功能化程度越来越高，处理的数据量越来越大，其外部接口也必须微型化、高速化、便携化，同时实现与internet的连接。。由于串口通信存在通信速率慢、便捷性差和扩展困难等缺点，因此需要新的网络接口接口来取代串口。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的基本内容：本系统中要通过stm32单片机实现应变式电桥传感器0-10mv的信号放大，具备调零和定标（零点和增益调节）功能，使0-30kg对应4-20ma输出，以及可以通过网口传送数据。

本课题的目标：能够通过stm32放大应变式电桥传感器0-10mv的信号，并实现调零和定标的功能，使0-30kg对应4-20ma的输出，以及通过网口传送数据。

本课题的基本技术方案：该系统设计包括压力信号采集模块、信号放大滤波模块、网络接口、显示模块、电源模块等。系统结构如图1所示。首先通过压力传感器采集0-30kg范围内的压力信号，通过运放搭建的放大滤波电路将信号转换成0-10mv以内的电压信号，其中放大滤波电路通过使用有源二阶低通滤波器实现滤波，使用带调零端的运放实现调零，使用比例运算放大电路实现增益调节的功能。使用stm32单片机内部的adc模块进行处理之后的信号采样，stm32单片机一方面根据采集到的信号驱动电流输出接口，使电流输出范围在4-20ma，另一方面，将采集到的信号通过tcp/ip协议进行数据的封装，使用网络接口与外部进行通信。其中电流输出接口为可控的微电流源电路，通过stm32单片机内部的ad模块输出对应电压进行输出电流的控制。

3. 研究计划与安排

1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；

4～6周：完成带网络接口应变信号变送器硬件电路设计；

7～9周：完成带网络接口应变信号变送器软件设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张洋，刘军. 原子教你玩stm32(库函数版)[m].北京：北京航空航天大学出版社,2013.

[2]汤晓君,张勇,李世维,等, 智能传感器系统[m]. 西安:西安电子科技大学出版社,2010.

[3]horla, dariusz1.robust performance of sampled of sampled-data adaptive control