《智能压力传感器的设计讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能压力传感器的设计讲解（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、密级： NANCHANG UNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（20092013年）题 目 智能化压力传感器的设计 学 院： 环化学院 系 测控系 专业班级： 测控技术与仪器093班 学生姓名： 钟 刚 学号： 5801209114 指导教师： 刘 诚 职称： 讲 师 起讫日期： 2013.3.152013.6.6 南 昌 大 学学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，
2、均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期：导师签名： 日期： 摘要摘 要传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用
3、于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制
4、等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。 关键词：传感器；压力；智能化。37 AbstractAbstractSensors and transducers form the “front-ends”, without which many modern electronic systems could not function. Such components are implemented extensively in industrial control systems and energy industry installations (e.g. the oil and gas p
5、roduction and distribution industries). They are also essential components within OEM products such as tape recorders and VCRs. In most of these systems digital electronics is pervasive and considerable advantages are obtained where the sensor is provided complete with extensive electronic circuitry
6、.This article delves into the smart pressure sensor system theory and its application of pressure testing, the intelligent features of the new can only pressure sensor systems, intelligent software and hardware configuration to conduct a comprehensive design. A prepositive circuit for differential c
7、apacitance transducers is proposed. It can be used to detect smallcapacitance changes based on capacitance to voltage conversion. The output dc voltage is a linear with the complementary capacitance change and can be used to compensate for offset capacitance and drifts automatically.improve the inte
8、lligent software, temperature compensation, automatic calibration, bus digital communications, AGC and other intelligent features, in order to degree of intelligence to improve as much as possible.Keywords：Sensor；pressure；intelligent目录目 录摘 要IAbstractII第一章 压力传感器11.1 压力传感器的概述11.2 压力传感器的类型11.3 压力传感器的结构
9、特点1第二章 智能压力传感器32.1 智能压力传感器的结构32.2 智能压力传感器的功能32.3 智能压力传感器的特点4与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是：42.4 智能压力传感器的应用与发展4第三章 系统结构设计53.1 传感器系统总体结构设计53.2 系统的特点5第四章 硬件设计64.1 前端传感器模块64.2 信号调理电路模块74.3 A/D转换模块94.3.1 ADC0809的内部逻辑结构94.3.2 ADC0809引脚结构104.3.3 ADC0809应用说明124.4 微处理器124.5 显示模块134.5.1 LCD1602的优点134.5.2 1602 字符型 LCD 简
10、介134.5.3 1602LCD 的基本参数及引脚功能144.5.4 1602LCD 的指令说明及时序154.6 温度补偿模块164.6.1 DS18B20的主要特征164.6.2 DS18B20引脚功能174.6.3 DS18B20工作原理及应用174.6.4 DS18B20时序图174.7 硬件设计原理图20第五章 软件程序设计225.1 语言介绍225.2 程序流程图225.3 智能数字滤波225.4 C语言程序23第六章 系统抗干扰性分析24第七章 总结25致谢28参考文献27附录29压力传感器第一章 压力传感器1.1 压力传感器的概述根据我国国家标准对传感器的定义，对于压力传感器，我
11、们可以给出定义：能够感受规定的被测量（压力信号）并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。压力传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。组成框图如图1-1所示。被测压力敏感元件 转换元件 基本转换电路电信号图1-1 压力传感器组成框图1.2 压力传感器的类型压力传感器通常的分类标准是按工作原理分类，分为：电容式压力传感器、压阻式压力传感器、压电式压力传感器、电感式压力传感器、智能式压力传感器等。还有一种分类方式是按压力传感器所使用的材料分类：半导体压力传感器、光学压力传感器、金属压力传感器、金属-氧化物压力传感器等。现在应用最广泛的一种压力传感器是压阻式压力传感器。它是利用的
12、原理时压阻效应，并采用微电子技术制成。这种压力传感器准确度高、动态响应好、灵敏度高、集成化程度高并易于微型化，因此得到广泛的应用，得到迅速发展，属于新的物性型传感器。1.3 压力传感器的结构特点本课题采用差压式电容传感器作为敏感元件。电容式压力传感器结构简单，价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等，在恶劣的环境下对测量静态或低频变化的压力有比较好的优势。1.4 传统压力传感器的局限性传统的压力传感器往往在性能和成本上不能两全其美，为了提高性能，就要有居高不下的成本，因为制作材料必须品种多，性能高，制作过程要求非常严格，寸偏大，
13、但是时间相应特性不高；2、系统非线性导致随时间漂移；3、环境变化很容易影响到参数的变换；4、器件信噪比不高，是传感器容易受到噪声的干扰致使结果不稳定；5、交叉灵敏度的存在导致传感器的选择性和分辨率都不高。这些因素就造成了传统压力传感器可靠性差、精确度低、性能不稳定等缺点，也注定了传统压力传感器必将被更高级的智能化压力传感器所取代。智能压力传感器第二章 智能压力传感器2.1 智能压力传感器的结构智能传感器主要是指利用集成电路工艺和微机械技术将敏感元件与功能强大的电子线路集成在同一芯片上，具有信号提取、信号处理、逻辑判断、决策、自检、自诊断和计算等功能。和经典传感器相比，智能传感器具有体积小、成本
14、低、功耗小、速度快、精度高以及功能强等优点。智能压力传感器的结构如图2-1所示，其中作为作为“大脑”的微型计算机，可以是单片机，也可也是微型计算机系统。 被测压力传感器预处理及接口微型机输出接口模拟信号数字化输出接口信息处理及校正软件显示和记录D/A转换驱动电路 图2-1 智能压力传感器的结构框图2.2 智能压力传感器的功能具有逻辑判断、统计处理功能：可对检测数据进行分析、统计和修正，还可进行线性、非线性、温度、噪声、响应时间、交叉感应以及缓慢漂移等的误差补偿，提高了测量准确度。具有自诊断、自校准功能：可在接通电源时进行开机自检，可在工作中进行运行自检，并可实时自行诊断测试以确定哪一组件有故障，提高了工作可靠性。具有自适应、自调整功能：可根据待测物理量的数值大小及变化情况自动选择检测量程和测量方式，提高了检测适用性。具有组态功能：可实现多传感器、多参数的复合测量，扩大了检测与使用范围。具有记忆、存储功能：可进行检测数据的随时存取，加快了信
