智能壓力傳感器系統(tǒng)設計

摘要1.2課題研究目的傳感器的發(fā)展主要集中在集成化和智能化兩個方面。傳感器的集成化是指將多個功能相同或不同的敏感器件制作在同一個芯片上構成傳感器陣列。傳感器的智能化是將傳感器與信號處理電路和控制電路集成在同一芯片上。系統(tǒng)能夠通過電路進行信號提取和信號處理，根據(jù)具體情況自主地對整個傳感器系統(tǒng)進行自檢、自校準和自診斷，并能根據(jù)待測物理量的大學及變化情況自動選擇量程和測量工作方式。本次論文的主要工作是在現(xiàn)在研究基礎上，設計出具有體積小、成本低、壽命長、量程范圍大、反應速度快、智能化程度高的智1.3論文構成及研究內(nèi)容第二章節(jié)講述設計思路及相關概述；第三章節(jié)系統(tǒng)設計方案；第四章節(jié)硬件設計及軟件程第二章智能壓力傳感器設計思路及相關理論模數(shù)轉換，微處理器采用單片機AT89S51,顯示器采用LCD1602進行顯示，本次課題總體設計方框圖如圖2-1所示。數(shù)字信號信號顯示顯示器電容值圖2-1總體方案設計圖塊采用四位數(shù)碼管顯示，采用獨立式按鍵選擇單路顯示或者8路輪流顯示。結構簡單，系統(tǒng)2.2相關理論光子晶體是由不同折射率的介質周期性排列而成的人工微結構。由于介電常數(shù)存在空間上的周期性，引起空間折射率的周期變化。頻率落在禁帶中的光或電磁波是被嚴格禁止傳播的。因此，光子晶體就是折射率呈周期分布的光學介質。與半導體晶格對電子波函數(shù)的調(diào)制相類似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應波長的電磁波---當電磁波在光子帶隙材料中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能形成能帶結構。能帶與能帶之間出現(xiàn)光子帶隙。能量處在光子帶隙內(nèi)的光子，不能進入該晶體。光子晶體和半導體在基本模型和研究思路上有許多相似之處，原則上人們可以通過設計和制造光子晶體及其器件，光子晶體光纖又名微結構光纖或多孔光纖，它通過包層中沿軸向排列的微小空氣孔對光進行約束，從而實現(xiàn)光的軸向傳輸。獨特的波導結構，使得光子晶體光纖與常規(guī)光纖相比具有許多無可比擬的傳輸特性。根據(jù)纖芯引入缺陷態(tài)的不同，PCF導光機理可以分為兩根據(jù)我國國家標準對傳感器的定義，對于壓力傳感器，我們可以給出定義：能夠感受規(guī)定的被測量(壓力信號)并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。壓力傳感智能傳感器主要是指利用集成電路工藝和微機械技術將敏感元件與功能強大的電子數(shù)字化預處理/接口傳感器測壓3.2系統(tǒng)組成框架第四章硬件設計及軟件程序設計4.1硬件設計52單片機中讀取數(shù)據(jù)，因此將它的R/W引腳電平拉低，直接與地相連(如圖4-1所示)。號進行信號的采集(如圖4-2所示)。圖4-1硬件電路原理圖圖4-2硬件電路仿真圖4.1.1前端傳感器模塊4.1.2信號調(diào)理電路模塊連。乘法器的輸出電壓信號為KiUs,系數(shù)K1=Uc?/10。電流Im和I1之和被放大器Ai圖4-4信號調(diào)理電路圖4.1.3A/D轉換模塊D6DSD445689983CLOCK:外部始終時鐘輸入端(小于1MHz)。ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0-5V,若信號太小，必須進當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A,B,C三條地址線的地址信號進行鎖存，須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ,VREF(十),VREF(一)為參考電壓輸入。4.1.4微處理器256字節(jié)RAM。AT89C52單片機的指令系統(tǒng)和引腳功能與MCS-51的完全兼容?！居嫈?shù)器定時器時鐘圖4-6單片機STC89C52結構圖內(nèi)置4KBEEPROM,MAX810復位電路，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中圖4-7LED(a外形b圖形符號)排列形狀如圖4-8所示。顯示器中還有一個圈點型發(fā)光二極管(在圖中以dp表示),用于符號和引腳共陰極并陽極圖4-8LED顯示4.2軟件程序設計4.2.1程序流程圖開始NY結束圖4-9程序流程圖AT89C51單片機的P1口用作鍵盤I/0口，鍵盤的列線接到P1口的低4位，鍵盤的行線接到P1口的高4位。列線P1.0-P1.3分別接有4個上拉電阻到正電源+5V,并把列線P1.0-P1.3設置為輸入線，行線P1.4-P.17設置為輸出線。4根行線和4根列線形成16個的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“1”,則無鍵閉合，不然有鍵閉合。去除鍵抖動。當檢測到0;P1.61101;P1.51011;P1.40111NYNYNY返回圖4.10單片機矩陣式鍵盤接口流程圖4.2.3智能數(shù)字濾波這里我們?nèi)?組數(shù)據(jù)，將第一個數(shù)值的權值設置為1/9,第二個數(shù)值的權值設置為3/9,第五章系統(tǒng)抗干擾性分析本課題設計的只能壓力傳感器的抗干擾主要靠硬件實現(xiàn)，且都實施與信號調(diào)理電路型(只討論其中一個電容器C1)可用圖5-1表示。寄生電容器Cpl和Cp2分布于傳感電容器C1的兩端和地線之間，與電壓源和A1