智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(gè)方面。傳感器的集成化是指將多個(gè)功能相同或不同的敏感器件制作在同一個(gè)芯片上構(gòu)成傳感器陣列。傳感器的智能化是將傳感器與信號(hào)處理電路和控制電路集成在同一芯片上。系統(tǒng)能夠通過(guò)電路進(jìn)行信號(hào)提取和信號(hào)處理，根據(jù)具體情況自主地對(duì)整個(gè)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行自檢、自校準(zhǔn)和自診斷，并能根據(jù)待測(cè)物理量的大學(xué)及變化情況自動(dòng)選擇量程和測(cè)量工作方式。本次論文的主要工作是在現(xiàn)在研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出具有體積小、成本低、壽命長(zhǎng)、量程范圍大、反應(yīng)速度快、智能化程度高的智1.3論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容第二章節(jié)講述設(shè)計(jì)思路及相關(guān)概述；第三章節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；第四章節(jié)硬件設(shè)計(jì)及軟件程第二章智能壓力傳感器設(shè)計(jì)思路及相關(guān)理論模數(shù)轉(zhuǎn)換，微處理器采用單片機(jī)AT89S51,顯示器采用LCD1602進(jìn)行顯示，本次課題總體設(shè)計(jì)方框圖如圖2-1所示。數(shù)字信號(hào)信號(hào)顯示顯示器電容值圖2-1總體方案設(shè)計(jì)圖塊采用四位數(shù)碼管顯示，采用獨(dú)立式按鍵選擇單路顯示或者8路輪流顯示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)2.2相關(guān)理論光子晶體是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而成的人工微結(jié)構(gòu)。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(yán)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(xué)介質(zhì)。與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類(lèi)似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波---當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能形成能帶結(jié)構(gòu)。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(jìn)入該晶體。光子晶體和半導(dǎo)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(guò)設(shè)計(jì)和制造光子晶體及其器件，光子晶體光纖又名微結(jié)構(gòu)光纖或多孔光纖，它通過(guò)包層中沿軸向排列的微小空氣孔對(duì)光進(jìn)行約束，從而實(shí)現(xiàn)光的軸向傳輸。獨(dú)特的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使得光子晶體光纖與常規(guī)光纖相比具有許多無(wú)可比擬的傳輸特性。根據(jù)纖芯引入缺陷態(tài)的不同，PCF導(dǎo)光機(jī)理可以分為兩根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳感器的定義，對(duì)于壓力傳感器，我們可以給出定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量(壓力信號(hào))并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)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(jī)械技術(shù)將敏感元件與功能強(qiáng)大的電子數(shù)字化預(yù)處理/接口傳感器測(cè)壓3.2系統(tǒng)組成框架第四章硬件設(shè)計(jì)及軟件程序設(shè)計(jì)4.1硬件設(shè)計(jì)52單片機(jī)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(hào)進(jìn)行信號(hào)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(hào)調(diào)理電路模塊連。乘法器的輸出電壓信號(hào)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(hào)調(diào)理電路圖4.1.3A/D轉(zhuǎn)換模塊D6DSD445689983CLOCK:外部始終時(shí)鐘輸入端(小于1MHz)。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0-5V,若信號(hào)太小，必須進(jìn)當(dāng)ALE線(xiàn)為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A,B,C三條地址線(xiàn)的地址信號(hào)進(jìn)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(jī)的指令系統(tǒng)和引腳功能與MCS-51的完全兼容。【計(jì)數(shù)器定時(shí)器時(shí)鐘圖4-6單片機(jī)STC89C52結(jié)構(gòu)圖內(nèi)置4KBEEPROM,MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中圖4-7LED(a外形b圖形符號(hào))排列形狀如圖4-8所示。顯示器中還有一個(gè)圈點(diǎn)型發(fā)光二極管(在圖中以dp表示),用于符號(hào)和引腳共陰極并陽(yáng)極圖4-8LED顯示4.2軟件程序設(shè)計(jì)4.2.1程序流程圖開(kāi)始NY結(jié)束圖4-9程序流程圖AT89C51單片機(jī)的P1口用作鍵盤(pán)I/0口，鍵盤(pán)的列線(xiàn)接到P1口的低4位，鍵盤(pán)的行線(xiàn)接到P1口的高4位。列線(xiàn)P1.0-P1.3分別接有4個(gè)上拉電阻到正電源+5V,并把列線(xiàn)P1.0-P1.3設(shè)置為輸入線(xiàn)，行線(xiàn)P1.4-P.17設(shè)置為輸出線(xiàn)。4根行線(xiàn)和4根列線(xiàn)形成16個(gè)的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“1”,則無(wú)鍵閉合，不然有鍵閉合。去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到0;P1.61101;P1.51011;P1.40111NYNYNY返回圖4.10單片機(jī)矩陣式鍵盤(pán)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(gè)數(shù)值的權(quán)值設(shè)置為1/9,第二個(gè)數(shù)值的權(quán)值設(shè)置為3/9,第五章系統(tǒng)抗干擾性分析本課題設(shè)計(jì)的只能壓力傳感器的抗干擾主要靠硬件實(shí)現(xiàn)，且都實(shí)施與信號(hào)調(diào)理電路型(只討論其中一個(gè)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(xiàn)之間，與電壓源和A1