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1、智能压力传感器介绍班级:20092091 学号:2007201120 姓名:陈松 论文摘要:随着计算机技术的不断发展,信息处理技术也在不断发展完善。但作 为提供信息的传感器,它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这 使得自动检测技术受到影响,而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重 要手段。基于上述因素,越来越多的科技工作者对传感器技术予以了高度的重视, 促使传感器技术加速发展,以适应信息处理技术的需要。本论文主要介绍智能压 力传感器,分硬件和软件两部分进行介绍。硬件部分主要介绍了各应用器件的特 性及实现方法;软件部分主要介绍了信息处理的编译思想。 关键字:智能压力传感器、单片机
2、、数据采集、数据处理。绪论:传感器技术在当代科技领域中占有十分重要的地位,是21 世纪人们在高 新技术发展方面争夺的一个制高点,在国外各发达国家都将传感器技术视为现代 高新技术发展的关键。从 20世纪 80 年代起,日本就将传感器技术列为优先发展 的高打捞技术之首,美国等西方国家也将传感器的基本知识列为国家科技和国防 技术发展的重点内容。当前,世界上正面临着一场新的技术革命,这场革命的主 要基础就是信息技术。信息技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个 领域都带来了巨大的、广泛的、深刻的变化,是当今人类社会发展的强大动力。 并且正在改变着传统工业的生产方式,带动着传统工业和其他新兴产业的
3、更新和 变革。在军事国防、航空航天、海洋开发、生物工程、医疗保健、商检质检、环 境保护、安全范围、家用电器等方面,几乎每一个现代化项目也都离不开传感器 技术 。 信息的采集是指从自然界中、以及生产过程中或科学实验中获取人们需 要的信息。信息的采集是通过传感器技术实现的,因此传感器检测技术实质上也 就是信息采集技术。显而易见,在现代信息技术的三大环节中,“采集”是首要 的基础的一环,没有“采集”到的信息,通信“传输”就是“无源之水”,计算 机“处理”更是“无米之炊”。然而随着计算机技术的飞速发展,信息处理技术也在不断更新完善。但作为提 供信息的元件传感器,它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就
4、落后了。这 使得自动检测技术受到影响,也直接影响到多种技术的进一步发展。基于上述因 素,越来越多的科技工作者对传感器技术予以了高度的重视,促使传感器技术加 速发展,以适应信息处理技术的需要。本论文设计研究的智能压力传感器,就是将压力传感器输出的电信号进行信息 处理后将压力显示出来,并通过键盘控制使智能化更趋于完善。智能传感器的结构及其特点:如图所示为智能传感器的结构图:显示 记录智能传感器的特点:(!)扩展了测量范围和功能,可实现符合参数的测量和各种不同要求的测量;(2)提高了灵敏度和测量精度,可进行微弱信号测量,并进行各种校正和补偿, 测量数据可以存取;(3)提高了测量的稳定性和可能性,可排
5、除外界干扰,进行有选择性的测量, 使传感器高性能化;(4)具有自诊断功能,有确定故障部位、识别故障状态等功能及用硬件难以实 现的功能;(5)可以有多种树出形式及数字通信接口等。 无论是智能化传感器还传感器智能化,都是具有检测和信息处理功能的传感器。 智能传感器的数据采集和数据处理:传感器智能化之前必须对其输出信号进行预处理。由于被检测信号种类繁 多,输出的信号有模拟量、数字量、开关量等,绝大多数传感器输出传感器输出 信号不能直接作为 A/D 转换的输入量,必须先通过各种预处理电路将传感器输 出信号转换成统一的电压信号或周期信号。数据采集:传感器信号经过与处理成为 A/D 变换器所需要的点模拟信
6、号,模拟典雅的 数字化则天要依赖于模拟转换器(A/D)它通过采样、量化和编码将输入信号变 换为数字信号。数据处理:传感器的数据输出信号经过 A/D 转换器转换,所获得的数字信号一般不能 直接输入微处理机供应用程序使用,还必须根据需要进行加工处理,如标度变换、 非线性补偿、温度补偿、数字滤波等,以上这些处理也称软件处理。数据处理包以下几方面的工作:( 1) 数据收集:汇集所需信息(2)数据转换:把所需信息转换成适用于微处理机使用的方式;(3)数据分组:按有关信息进行有效分组;(4)数据组织:整理数据或用其他方法安排数据,以便进行处理和误差修正(5)数据计算:进行各种算术和逻辑运算,以便得到进一步
7、的信息;(6)数据存储:保存原始数据和计算结果,供以后使用;(7)数据搜索:按要求提供有用格式的信息,然后将结果按用户要求输出。智能压力传感器的设计方案:根据对智能传感器提出的技术指标,其设计过程主要包括总体结构设计、敏 感元件设计、传感器工艺设计、软件设计等。本论文对智能压力传感器的总体结 构设计和软件设计进行介绍。结构设计:智能压力传感器由半导体敏元件、放大器、转换开关、双积分A/D转换器、 单片机、接口电路、 IEEE488 标准接口、存储器和部分外围电路组成。T5V5DODUININOA触工iokU*数字电压表AGND测试接口XOUTOLT硅压力 传感器主机 (PC 机)UDD MAX
8、 1460硅压力传感器的电路图智能压力传感器组成框图软件设计:用单片机构成的智能压力传感器软件有控制程序、数据处理程序及辅助程 序。智能压力传感器的重要特点之一是多功能,一般采用两种方式去执行:一是 用户通过键盘发出所选功能的指令;二是自动式,由内部功能控制程序协调已编 制好的数据采集与处理程序工作,或通过IEEE-488总线接收外部信号,向智能 传感器发出控制指令,智能传感器由自校、跟踪、越限报警、输出打印、键盘、 显示、A/D转换等电路及接口,保证工作有序进行可依图32的源程序流程图 设计;智能传感器安装好以后,要进行标定,将信号转换成数字码,存入EPROM 中,最后给出比较理想的输出,如
9、图所示;分别表接入符号k智能压力传感器修正、显示流程图这种智能压力传感器可利用集成电路、传感器的封接技术,将带有感温二极管的硅力敏元件与单片机、A/D转换器、接口电路等部分混合集成、连接在 一起,使整个系统具有程控、运算、处理等功能,对测试输出信号自动进行修 正和补偿,可长期稳定地在环境温度变化的场合。智能压力传感器应用方面:智能压力传感器是一种检测压力的智能仪器,它的测量很精确,被广泛应用 于电子称或商务测量等领域中。本设计是为了实现将压力通过系统直接显示出 来,并通过键盘控制使智能化更趋于完善。参考文献:1 王庆元新型传感器原理及应用M.北京:机械工业出版社,2002.2 梁威.智能传感器与信息技术.北京:北京航空航天大学出版社,2004.3 彭军.传感器与检测技术.西安:西安电子科技大学出版社,2003.