摘要

智能傳感器就是基于傳感器技術，將傳感器發出的信號進行信號處理。首先經斬波穩零放大器進行信號發大，之后經A/D轉換器進行模數轉換再經單片機AT89C51進行控制，最終顯示出來。此處，研究的智能壓力傳感器，就是將壓力傳感器輸出的電信號進行信息處理后將壓力顯示出來，并通過鍵盤控制使智能化更趨于完善。

隨著計算機技術的不斷發展，信息處理技術也在不斷發展完善。但作為提供信息的傳感器，它的發展相對于計算機的信息處理功能來說就落后了。這使得自動檢測技術受到影響，而檢測技術是人類認識世界和改造科技不可少的重要手段。基于上述因素，越來越多的科技工作者對傳感器技術予以了高度的重視，促使傳感器技術加速發展，以適應信息處理技術的需要。突破是以測試技術的水平為基礎的壓阻型擴散硅壓力傳感器以其低價格得到廣泛應用，基于單片機技術的智能壓力傳感器以其使用方便，測量精確而得以推廣。 壓力傳感器的核心是擴散硅電阻橋，智能壓力傳感器應用單片機技術采集數據、信號的處理并輸出顯示結果。擴散硅的壓阻系數是溫度的函數，所以存在靈敏度溫漂，而影響溫度的因素是多方面的：測量環境的變化，測量電路產生的熱量的影響等等，所以要想得到比較精確的壓力值，必須對壓力傳感器進行校正。 壓力傳感器的零點存在熱漂移、電漂移和時間漂移，減小壓力傳感器的熱零點漂移的措施是各力敏電阻的電阻值及其溫度系數的相等性。

本論文主要介紹智能壓力傳感器的實現，分硬件和軟件兩部分進行介紹。硬件部分主要介紹了各應用器件的特性及實現方法;軟件部分主要介紹了信息處理的編譯思想。

第一章 緒 論

傳感器技術在當代科技領域中占有十分重要的地位，是21世紀人們在高新技術發展方面爭奪的一個制高點，在國外各發達國家都將傳感器技術視為現代高新技術發展的關鍵。從20世紀80年代起，日本就將傳感器技術列為優先發展的高打撈技術之首，美國等西方國家也將傳感器的基本知識列為國家科技和國防技術發展的重點內容。當前，世界上正面臨著一場新的技術革命，這場革命的主要基礎就是信息技術。信息技術的發展給人類社會和國民經濟的各個部門及各個領域都帶來了巨大的、廣泛的、深刻的變化，是當今人類社會發展的強大動力。并且正在改變著傳統工業的生產方式，帶動著傳統工業和其他新興產業的更新和變革。在軍事國防、航空航天、海洋開發、生物工程、醫療保健、商檢質檢、環境保護、安全范圍、家用電器等方面，幾乎每一個現代化項目也都離不開傳感器技 。

信息的采集是指從自然界中、以及生產過程中或科學實驗中獲取人們需要的信息。信息的采集是通過傳感器技術實現的，因此傳感器檢測技術實質上也就是信息采集技術。顯而易見，在現代信息技術的三大環節中，“采集”是首要的基礎的一環，沒有“采集”到的信息，通信“傳輸”就是“無源之水”，計算機“處理”更是“無米之炊”。

然而隨著計算機技術的飛速發展，信息處理技術也在不斷更新完善。但作為提供信息的元件傳感器，它的發展相對于計算機的信息處理功能來說就落后了。這使得自動檢測技術受到影響，也直接影響到多種技術的進一步發展。基于上述因素，越來越多的科技工作者對傳感器技術予以了高度的重視，促使傳感器技術加速發展，以適應信息處理技術的需要。

本設計研究的智能壓力傳感器，就是將壓力傳感器輸出的電信號進行信息處理后將壓力顯示出來，并通過鍵盤控制使智能化更趨于完善。

第二章.智能傳感器的結構及特點和數據采集及數據處理

§第一節 智能傳感器的結構及其特點

如圖2—1所示為智能傳感器的結構圖：

圖2—1

智能傳感器的特點：

(!)擴展了測量范圍和功能，可實現符合參數的測量和各種不同要求的測量;

(2)提高了靈敏度和測量精度，可進行微弱信號測量，并進行各種校正和補償，測量數據可以存取;

(3)提高了測量的穩定性和可能性，可排除外界干擾，進行有選擇性的測量，使傳感器高性能化;

(4)具有自診斷功能，有確定故障部位、識別故障狀態等功能及用硬件難以實現的功能;

(5)可以有多種樹出形式及數字通信接口等。

無論是智能化傳感器還傳感器智能化，都是具有檢測和信息處理功能的傳感器。

§第二節 智能傳感器的數據采集和數據處理

傳感器智能化之前必須對其輸出信號進行預處理。由于被檢測信號種類繁多，輸出的信號有模擬量、數字量、開關量等，絕大多數傳感器輸出傳感器輸出信號不能直接作為A/D轉換的輸入量，必須先通過各種預處理電路將傳感器輸出信號轉換成統一的電壓信號或周期信號。

數據采集

傳感器信號經過與處理成為A/D變換器所需要的點模擬信號，模擬典雅的數字化則天要依賴于模擬轉換器(A/D)它通過采樣、量化和編碼將輸入信號變換為數字信號。

數據處理

傳感器的數據輸出信號經過A/D轉換器轉換，所獲得的數字信號一般不能直接輸入微處理機供應用程序使用，還必須根據需要進行加工處理，如標度變換、非線性補償、溫度補償、數字濾波等，以上這些處理也稱軟件處理。

數據處理包以下幾方面的工作;

(1) 數據收集：匯集所需信息;

(2) 數據轉換：把所需信息轉換成適用于微處理機使用的方式;

(3) 數據分組：按有關信息進行有效分組;

(4) 數據組織：整理數據或用其他方法安排數據，以便進行處理和誤差修正;

(5) 數據計算：進行各種算術和邏輯運算，以便得到進一步的信息;

(6) 數據存儲：保存原始數據和計算結果，供以后使用;

(7) 數據搜索：按要求提供有用格式的信息，然后將結果按用戶要求輸出。

智能傳感器的信號預處理、采樣周期、A/D轉換器的選擇及數據處理當中的一些補償方法這里不多介紹。

第三章 智能壓力傳感器的設計方案

根據對智能傳感器提出的技術指標，其設計過程主要包括總體結構設計、敏感元件設計、傳感器工藝設計、軟件設計等本論文只對智能壓力傳感器的總體結構設計和軟件設計作介紹。

結構設計

智能壓力傳感器由半導體敏元件、放大器、轉換開關、雙積分A/D轉換器、單片機、接口電路、IEEE—488標準接口、存儲器和部分外圍電路組成，

如圖3—1所示;

硅壓力傳感器的電路圖

圖3—1 智能壓力傳感器組成框圖

       軟件設計

用單片機構成的智能壓力傳感器軟件有控制程序、數據處理程序及輔助程序。

智能壓力傳感器的重要特點之一是多功能，一般采用兩種方式去執行：一是用戶通過鍵盤發出所選功能的指令;二是自動式，由內部功能控制程序協調已編制好的數據采集與處理程序工作，或通過IEEE-488總線接收外部信號，向智能傳感器發出控制指令，智能傳感器由自校、跟蹤、越限報警、輸出打印、鍵盤、顯示、A/D轉換等電路及接口，保證工作有序進行可依圖3—2的源程序流程圖設計;智能傳感器安裝好以后，要進行標定，將信號轉換成數字碼，存入EPROM中，最后給出比較理想的輸出，如圖3—3所示;

圖3—3 智能傳感器源程序流程圖

圖3—4 智能壓力傳感器修正、顯示流程圖

這種智能傳感器可利用集成電路、傳感器的封接技術，將帶有感溫二極管的硅力敏元件與單片機、A/D轉換器、接口電路等部分混合集成、連接在一起，使整個系統具有程控、運算、處理等功能，對測試輸出信號自動進行修正和補償，可長期穩定地在環境溫度變化的場合。

結論：智能壓力傳感器是一種檢測壓力的智能儀器，它的測量很精確，被廣泛應用于電子稱或商務測量等領域中。本設計是為了實現將壓力通過系統直接顯示出來，并通過鍵盤控制使智能化更趨于完善。