智能压力传感器的设计

前言........................................................................................................................11压力传感器........................................................................................................11.1压力传感器的简介..................................................................................11.2压力传感器的种类.................................................................................11.3压力传感器的结构与特点......................................................................12智能压力传感器................................................................................................12.1智能压力传感器的构造..........................................................................12.2智能压力传感器的作用..........................................................................22.3智能压力传感器的优势..........................................................................2与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是：....................................22.4智能压力传感器的前景..........................................................................33智能压力传感器的系统设计............................................................................33.1系统结构整体设计..................................................................................33.2系统的特点..............................................................................................34系统硬件设计....................................................................................................44.1前端传感器模块......................................................................................44.2信号调理电路模块..................................................................................54.3A/D转换模块..........................................................................................54.4微处理器..................................................................................................84.5显示模块..................................................................................................94.6温度补偿模块........................................................................................114.7硬件设计原理图...................................................................................115软件程序设计...................................................................................................165.1软件程序语言介绍................................................................................165.2程序流程图............................................................................................165.3C语言程序设计....................................................................................166问题与探究.......................................................................................................167总结......................................................................................错误!未定义书签。参考文献..............................................................................................................17淮南师范学院2014届本科毕业论文1前言压力传感器是目前最为大众常见所知的传统传感器，这种传感器以压力形变为指标体现压力变化，这种结构传感器存在质量大，敏感度低，不能和电路器件相连使用等缺陷。随便科技的进步，半导体的迅猛发展，半导体压力传感器的诞生弥补了这些不足，半导体压力传感器，不仅体积小，重量轻，而且可以和电路元器件配套使用，从而大大的提高了智能化和可操作性。压力传感器大大的推动了传感器的发展，让人们能够更好的实现压力体现发展。1压力传感器1.1压力传感器的简介压力传感器是最为普遍的一种传感器，大多使用在各种自动化环境中，涉及到电力石化，军工科技，船舶制造，数码产品等多方面。一般压力传感器都是用模拟信号转换成输出信号，将输出信号转换为数值表现。这种转换方式大大的提高了工作效率。进而为智能化提供了强有力的发展基础。1.2压力传感器的种类压力传感器通常分为以下几种：1；电容式，2；电阻式，3；压电式，4；电感式，5；智能式。智能式传感器是通过和微处理器相连，与传感器相结合，从而产生了智能化效果，它具有信号处理，信号记忆和逻辑思辨的能力。1.3压力传感器的结构与特点本次论文采用差压式电容传感器，电容式传感器灵敏度高，性价比高，操作简单，质量高，过载能力强，在极端环境下，能够稳定工作，提供持续的传感能力，保证了整个元器件工作，并把环境影响降到最低，特点鲜明。2智能压力传感器2.1智能压力传感器的构造智能压力传感器是利用精密机械制造工艺和集成电路原理，将智能芯片和传感器紧密结合在一个半导体原件上，与传统传感器相比，智能式传感器体积更小，质量小，适用范围更大。整个智能压力传感器结构如下图所示；智能压力传感器设计2图2-1智能压力传感器的结构框图2.2智能压力传感器的作用①逻辑判断和处理功能：对于收入的数据进行计算纠正也可以进行温度，线性，非线性，相应时差等进行补偿，提升了准确效率。②自检测功能：在开机和运行中都可以进行自行检测，发现故障，解决故障，提升了机器运转效率。③自适应、自调整功能：可依据不同的测量物体数据和结果，选择相适应的测量方式。④组态功能：通过符合测量，拓展测量范围。⑤记忆、存储功能：存取检测数据，提升了信息处理速度。⑥数据通讯功能：拥有数据通讯接口，可以与计算机进行数据交换。2.3智能压力传感器的优势与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是：①性价比高：智能压力传感器通过调节核心芯片和计算机的协调工作，对于制作工艺要求不高，采购性价比高的芯片，并不影响，所以比传统传感器造价低。②适应能力强：传感器运行时，会根据各个部件运转效率以及功耗，通过分析信号，调节运行，提升了效率。③准确度高：智能压力传感器的自行校准、自设量程、自动补偿和自动修正各类误差等保证了它的高准确度，通过程序软件实现这些功能，相比以前更易实现。④量程宽：智能压力传感器的测量范围大，负载能力强。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转换驱动电路淮南师范学院2014届本科毕业论文3⑤集中控制：微处理器控制整个系统，自身控制处理数字能力大，智能压力传感器经由软件程序利用微处理器，发挥系统的多功能和优点，实现了集中的控制。2.4智能压力传感器的前景智能压力传感器体积小，灵敏度高，性价比高，稳定性强，而且集中程度高，这些优点促使其发展迅速，使用范围更为宽广，质量高，使用时间长这些都是当今传感器发展的一个重要趋势，未来汽车业，医疗行业，手机制造业对于高度智能的压力传感器需求大，要求高，这些都是智能压力传感器发展的强大动力。3智能压力传感器的系统设计3.1系统结构整体设计本次论文将采用ADC0809芯片实现模数转换，ATC89C52为芯片，采用LCD1602进行显示，本次论文总体设计方框图如图3-1所示图3-1总体方案设计图3.2系统的特点本次论文设计压力传感器结构简易，利用单片机和A/D模块转换进行调节信号，偏差电容补偿利用负反馈技术实现，运用差动测量方式消除环境影响，提高抗干扰能力。本次论文添加了一个发光二极管做报警，报警功能可用软件实现。信号调理电路ADC0809单片机89C52LCD1602被测压力模拟电压信号送显示差动式传感器电容值数字信号智能压力传感器设计4论文采用LCD1602作为显示器，整个流程即被测压力通过传感器变化为电容值，进入信号调理电路转换为模拟信号，输入至ADC0809，ADC0809转换为数字信号，单片机处理信号送入显示器显示，系统特点清晰流畅。4系统硬件设计4.1前端传感器模块本次论文采用陶瓷电容作为传感器材料，从价格，功耗，已经环境影响角度出发，陶瓷最优。如下图所示。图4-1圆柱差动变面积式电容位移传感器圆柱电容的计算公式：C=dln2DX.其中，X为内外电极重叠部分长度；D、d分别为外电极的内外径。当重叠部分长度X发生变化时，电容变化量为：C=0C-C=XCDxdlnx2.灵敏度为：K=dln2xDC.传感器三组定动片组成，当改变上下定片时，叠加重合面积部分会产生相关效应，称为差动电容。淮南师范学院2014届本科毕业论文54.2信号调