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NANCHANG UNIVERSITY

学 士 学 位 论 文

THESIS OF BACHELOR （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。

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摘要

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。

I

Abstract

Abstract

Sensors and transducers form the “front-ends”, without which many modern electronic systems could not function. Such components are implemented extensively in industrial control systems and energy industry installations (e.g. the oil and gas production and distribution industries). They are also essential components within OEM products such as tape recorders and VCRs. In most of these systems digital electronics is pervasive and considerable advantages are obtained where the sensor is provided complete with extensive electronic circuitry.

This article delves into the smart pressure sensor system theory and its application of pressure testing, the intelligent features of the new can only pressure sensor systems, intelligent software and hardware configuration to conduct a comprehensive design. A prepositive circuit for differential capacitance transducers is proposed. It can be used to detect smallcapacitance changes based on capacitance to voltage conversion. The output dc voltage is a linear with the complementary capacitance change and can be used to compensate for offset capacitance and drifts automatically.

improve the intelligent software, temperature compensation, automatic calibration, bus digital communications, AGC and other intelligent features, in order to degree of intelligence to improve as much as possible.

Keywords：Sensor；pressure；intelligent

II

目录

目 录

摘 要............................................................. I Abstract........................................................... II 第一章 压力传感器................................................... 1

1.1 压力传感器的概述 ............................................ 1 1.2 压力传感器的类型 ............................................ 1 1.3 压力传感器的结构特点 ........................................ 1 第二章 智能压力传感器............................................... 3

2.1 智能压力传感器的结构 ........................................ 3 2.2 智能压力传感器的功能 ........................................ 3 2.3 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： ...................... 4 2.4 智能压力传感器的应用与发展 .................................. 4 第三章 系统结构设计................................................. 5

3.1 传感器系统总体结构设计 ...................................... 5 3.2 系统的特点 .................................................. 5 第四章 硬件设计..................................................... 6

4.1 前端传感器模块 .............................................. 6 4.2 信号调理电路模块 ............................................ 6 4.3 A/D转换模块................................................. 9

4.3.1 ADC0809的内部逻辑结构 ................................. 9 4.3.2 ADC0809引脚结构 ...................................... 10 4.3.3 ADC0809应用说明 ...................................... 12 4.4 微处理器 ................................................... 12 4.5 显示模块 ................................................... 13

4.5.1 LCD1602的优点 ........................................ 13 4.5.2 1602 字符型 LCD 简介.................................. 14 4.5.3 1602LCD 的基本参数及引脚功能.......................... 14 4.5.4 1602LCD 的指令说明及时序.............................. 15 4.6 温度补偿模块 ............................................... 17

4.6.1 DS18B20的主要特征 .................................... 17 4.6.2 DS18B20引脚功能 ...................................... 17 4.6.3 DS18B20工作原理及应用 ................................ 17 4.6.4 DS18B20时序图 ........................................ 18 4.7 硬件设计原理图 ............................................. 20 第五章 软件程序设计................................................ 22

5.1 语言介绍 ................................................... 22 5.2 程序流程图 ................................................. 22 5.3 智能数字滤波 ............................................... 22

III