智能压力传感器的设计

密级：NANCHANGUNIVERSITY学士学位论文THESISOFBACHELOR（2009—2013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：2013.3.15—2013.6.6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，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I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。AbstractIIAbstractSensorsandtransducersformthe“front-ends”,withoutwhichmanymodernelectronicsystemscouldnotfunction.Suchcomponentsareimplementedextensivelyinindustrialcontrolsystemsandenergyindustryinstallations(e.g.theoilandgasproductionanddistributionindustries).TheyarealsoessentialcomponentswithinOEMproductssuchastaperecordersandVCRs.Inmostofthesesystemsdigitalelectronicsispervasiveandconsiderableadvantagesareobtainedwherethesensorisprovidedcompletewithextensiveelectroniccircuitry.Thisarticledelvesintothesmartpressuresensorsystemtheoryanditsapplicationofpressuretesting,theintelligentfeaturesofthenewcanonlypressuresensorsystems,intelligentsoftwareandhardwareconfigurationtoconductacomprehensivedesign.Aprepositivecircuitfordifferentialcapacitancetransducersisproposed.Itcanbeusedtodetectsmallcapacitancechangesbasedoncapacitancetovoltageconversion.Theoutputdcvoltageisalinearwiththecomplementarycapacitancechangeandcanbeusedtocompensateforoffsetcapacitanceanddriftsautomatically.improvetheintelligentsoftware,temperaturecompensation,automaticcalibration,busdigitalcommunications,AGCandotherintelligentfeatures,inordertodegreeofintelligencetoimproveasmuchaspossible.Keywords：Sensor；pressure；intelligent目录III目录摘要.............................................................IAbstract...........................................................II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............................................64.3A/D转换模块.................................................94.3.1ADC0809的内部逻辑结构.................................94.3.2ADC0809引脚结构......................................104.3.3ADC0809应用说明......................................124.4微处理器...................................................124.5显示模块...................................................134.5.1LCD1602的优点........................................134.5.21602字符型LCD简介..................................144.5.31602LCD的基本参数及引脚功能..........................144.5.41602LCD的指令说明及时序..............................154.6温度补偿模块...............................................174.6.1DS18B20的主要特征....................................174.6.2DS18B20引脚功能......................................174.6.3DS18B20工作原理及应用................................174.6.4DS18B20时序图........................................184.7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...............................................22目录IV5.4C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1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。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