智能压力传感器的设计
智能压力传感器系统设计
智能压力传感器系统设计摘要:智能压力传感器相对于传统的实验室压力测试虽然不够精准，但获得压力数据的便利性却远超实验室压力测试，而在精确程度上却又比传统压力传感器更胜一筹，因为所有的压感数据都会在传感器内部进行预处理，所以才能被称之为“智能”。
通过对智能传感器系统的设计思路、应用场景以及具体的技术路线进行研究，就能够更好地把握智能压力传感器系统的设计关键以及注意事项，更好地为各领域设计出能够满足其测压要求的智能压力传感器系统。
关键词: 智能; 压力测试; 传感器系统传感器是一种对客观事物物理特性变化进行测试与监控的设备，一旦接收到监控对象的物理特性出现变化，就会将这种变化以数据形式记录下来，并输出到其他设备上，实现人机交互与直观显示，帮助人类做出下一步处置。
由于传感器是所有测试与监控系统的最前端，所以系统的稳定性与传感器的稳定性息息相关。
但无论是温度、湿度、电磁波动等，都会影响传感器的精准性、可靠性，所以非线性输出的传感器，往往也缺乏应有的检测精度。
1.智能传感器系统的设计思路对于传感器系统来说，传感器模组始终处于最前端，所以只有确保传感器模组的元件足够灵敏、精确，才能够保障整个系统最后检测结果足够精准[1]。
从目前情况来看，同时能够应用在多个压力检测场景下的传感器模组，往往需要具备占地体积不大、相对精准且灵敏，而且需要有比较高的稳定程度，而恰恰是因为固态压阻式压力传感器同时具备这些优势，所以才会被长期应用在液压、气压等工况较为严苛的环境中。
对于固态压阻式压力传感器来说，最关键的模组元件就是硅膜片以及硅环，膜片被环固定后，会在两边形成一个高压腔与一个低压腔，而两个腔体的压力差就会导致膜片变形、改变电阻阻值后，让电桥失衡输出响应的电压电流，从而经过换算后得到膜片上感受到的压力差[2]。
2.智能压力传感器的应用2.1压力监控在工业化生产当中的很多场景，都需要应用压力传感器实现对压力的监控，比如航天航空事业就需要随时监控舱内的气压变化，而汽车制造业也会通过压力传感器来监控车胎气压、发动机油压以及中冷回路的水压等等[3]。
智能压力传感器系统设计
智能压力传感器系统设计随着现代化工业的不断发展，传统的压力传感器已经无法满足现代化工业生产的要求。
新一代传感器既需要具备传感功能和运算功能，也需要能与其他设备一起共同组成实时监测系统，通过分布式信息处理技术充分发挥传感器性能，在监测生产环境数据的同时对采集的信息进行处理并将数据传输到监控后台，保障工业生产过程的可靠进行。
因此，智能压力传感器系统具备上述优势，广泛应用于工业生产电子设备中。
目前，智能压力传感系统正不断通过完善配套智能化驱动，针对传感器进行各类修正、自动校准等处理，使传感器具有更高的智能化。
1 传感器工艺过程压力传感器由于功能和原理不同因而传感器种类较多，其中智能式压力传感器是基于电子压阻效应以及微电子技术制造而成，通过智能化驱动软件对传感器采集数据进行自动修正、自动校准等数据传输到后台监控系统。
智能压力传感器不仅具有良好的数据采集性能，同时灵敏度较高、自动化程度较高。
因此，智能压力传感器被广泛应用于现代化工业生产之中，是一种新型物理传感器。
智能压力传感器由于输出信号无法作为A/D信号转换器的输入量，所以在采集数据前会通过传感器智能驱动软件对输出信号进行信号预处理，将输出模拟量、输出数字量、输出开关量信号统一转换成电压信号。
采集后的数据经过预处理后输出电压信号并通过模拟转化器转化为数字信号。
转化后的数字信号由于无法直接被计算机接受、处理，因此转化后的数字信号通过后续智能化软件进行修正、补偿处理后经过计算机进行处理并通過智能网络进行传输。
2 智能压力传感器系统结构设计智能传感器与传统压力传感器相比，由于能够将传感元件与微型电子元件进行集成，具有良好的数据采集性能、信号处理能力并能对信号进行预处理、修正、自检、计算等功能。
智能压力传感器的结构图如图1所示，其中微型机是智能压力传感器的核心，它将对压力传感器采集的信号进行信息处理与软件校正。
传感器采集被测数据通过预处理后将模拟信号转化成数字信号，由微型机处理后经过D/A转化驱动电路将数字信号转化为模拟信号，最后将数据进行传输和记录。
单片机的智能压力传感器毕业设计(完整版)
单片机的智能压力传感器毕业设计（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）51单片机的智能压力传感器毕业设计毕业任务书一、题目智能压力传感器系统设计二、指导思想和目的要求1. 培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能；2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风；3. 培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。
三、主要技术指标1. 培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能；2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风；3. 培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。
三、主要技术指标本设计主要设计一个智能压力传感器的设计，要求如下：被测介质：气体、液体及蒸气量程： Pa～pa综合精度：±0.25%FS供电： 24V Dc（12～36VDC）介质温度：-20～150环境温度：-20～85过载能力： 150%FS响应时间：≤10mS 稳定性：≤±0.15%FS/年? 能实时显示目标压力值和保存参数，并能和上位机进行通信，并具有较强的抗干扰能力。
所需要完成的工作：1.系统地掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，进行设计任务和功能的描述；2.进行系统设计方案的论证和总体设计；3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划，分别进行系统的硬件设计和软件设计；4.进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调；5. 查阅到15篇以上与题目相关的文献，按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）字符以上的英文翻译。
智能压力传感器的研究与开发定稿
智能压力传感器的研究与开发摘要为了提高压力传感器的精度，解决功能单一的问题设计了一种新型的智能压力传感器。
该压力传感器以MSP430单片机为控制核心，通过A/D转换接口实现对压力传感器的温度和压力信号的采集，利用BP网络算法实现了对采集信号的数据拟合，利用LED显示，利用RS485串口通讯实现数据交换及压力值输出，完成功能要求。
详细叙述了压力传感器的温度补偿方法，重点讨论了人工神经网络中的BP网络算法。
BP网络算法主要包括BP网络的结构，基于MATLAB神经网络工具箱的BP网络仿真。
根据BP网络的数据连接关系实现了BP网络的C语言表示，根据BP网络的权值、阈值由数组连接实现了向MSP430单片机的程序移植，完成信号的控制。
提出了基于遗传模拟退火BP网络算法的压力传感器温度补偿系统。
设计了压力传感器的硬件电路。
利用MPM280压力传感器测量压力，通过放大器实现温度和压力信号的放大，利用MSP430自带A/D转换的12位MSP430单片机实现信号处理，通过RS485实现输出，设计了显示功能，设计了丰富的电源电路，并且通过相应的电压转换芯片实现对各个模块的不同电压供电。
实现了压力传感器的软件设计，在MSP430编译软件IAR上利用C语言实现了初始化子程序，温度和压力A/D采样程序，BP网络信号处理子程序，显示子程序和RS485通讯子程序。
设计了基于MATLAB GUI的串行通讯压力传感器标定软件，在GUI上实现了对单片机的信号采集，BP网络训练以及对单片机的串行通信实现的在线标定的功能。
研究设计的智能压力传感器具有体积小、精度高，并实现了基于MATLAB的BP网络在线标定。
通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在工业现场已经应用实现，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。
关键词：压力传感器，MSP430单片机，温度补偿，BP网络算法RESEARCH AND DEVELOPMENT OF SMART PRESSURE SENSORABSTRACTA new type of smart pressure sensor is designed for the problem of pressure sensor's output low precision and single function.The pressure sensor takes the MSP430 MCU as control core, and temperature and pressure signal gathering is realized through A/D converter interface and the data fitting of the collected signals is realized by BP network algorithm, and the functional requirements are completed with the use of LED display, with the use of RS485 serial communication for data exchange and the pressure value output.This paper describes a pressure sensor temperature compensation method, focused on the artificial neural network BP network algorithm. BP network algorithm includes BP network structure, based on MATLAB neural network toolbox of the BP network emulation. The BP network is expressed by C language according to BP network data connection relations, as well as the BP network to the MSP430 microcontroller program transplantation according to BP network weights, the threshold achieved by the array of connections. And the genetic simulated annealing algorithm for BP network pressure sensor’s temperature compensation system is proposed.The circuit of this pressure sensor is designed, using MPM280 pressure sensors to measure pressure, using amplifier to deals with temperature and pressure, using A/D conversion of 12-bit MSP430 microcontroller for signal processing, achieved output through the RS485, display is designed, the design of power supply circuit is enough, and through the corresponding voltage conversion chip for each module of the different voltage supply.To achieve a pressure sensor-based software design, software, IAR's MSP430 compiler to use C language to achieve the initialization subroutine, temperature and pressure of A/D sampling procedures, BP network signal processing routines, display routines, and RS485 communications subroutines, designed based on MATLAB GUI for serial communication pressure sensor calibration software, in the GUI to achieve signal acquisition of MCU, BPnetwork training and the microcontroller serial communication to achieve on-line calibration function.The research design of smart pressure sensor system has the characteristics of small siz e、low cost、reliability、fast response and high degree of intelligence , and the online calibration of BP network in MATLAB is realized.A full debugging for the hardware and software is achieved through simulation,and has a good effect.The application in the industrial field has been achieved,and in many pressure measurement and control system has broad application prospects.KEY WORDS：Pressure sensor, MSP430 microcontroller, temperature compensation, BP network algorithm目录1 绪论1.1 传感器相关介绍信息革命的两大重要支柱是信息的采集与处理，信息采集的关键是传感器，传感器技术[1,2]已经成为现代信息技术的重要支柱之一，在当代科学技术领域有着重要的地位。
压力传感器特性测量实验的智能化设计
压力传感器特性测量实验的智能化设计贺长伟;刘增良;王宝林;刘桂媛【摘要】The original experimental instrument for measuring the pressure transducer s characteristicshave some problems,such as lowaccuracy,complexity and poor description.Based onsingle chipmicrocomputer and computer analysis, a system for measuring the characteristics of pressuretransducer is designed.The main circuit consists of precision instrument amplifier AD620,ADC0809,MCS51 SCM and MAX232 etc.By collecting the voltage of non balanced electric bridge andanalyzing the data by computer,characteristic results such as sensitivity,linearity and hysteresis errorwill show up in the computer interface which is compiled by VB.Results show that the system cangive higher accuracy and more intuitive characteristic curve.%针对大学物理实验中的压力传感器特性测量实验存在测量精确度低、计算复杂、特性描述差等问题，文章基于单片机控制与计算机分析相结合的方案，设计了压力传感器特性测量实验系统。
毕业设计133南京工业大学基于CAN总线的智能压力传感器
南京工业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期：2005 年12 月20 日毕业设计日期：2006 年2月20 日至2006 年 6 月20日毕业设计题目：基于CAN总线的智能压力传感器毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、了解目前压力监测装置的应用现状及发展趋势;2、了解CAN总线的原理、特点;3、设计一种基于CAN总线的智能压力传感器，使之具有数据存储、显示、报警、修改上下限报警值以及通信功能;要求硬件配置方面包括微控制器模块、压力传感器模块、数码管显示模块、通信模块及仪表的抗干扰措施的设计;软件方面包括初始化模块、数据采集模块、数据处理模块、LED显示模块、通信模块及控制模块等相应程序以及总程序的编写; 最后进行软硬件仿真调试。
院长签字：指导教师签字：指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日南京工业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要针对目前我国煤炭安装生产中液压支架监测系统传统测量方法存在的种种不足，从煤矿综合机械化采煤的特殊环境出发，提出了一种基于CAN总线的智能压力传感器。
本文针对总线型仪表的要求，选用了PIC系列的带有CAN总线接口的18F458单片机，开发了一种基于CAN总线的智能压力传感器。
本论文主要介绍了：首先对CAN总线进行详细的介绍；然后在硬件配置方面加以介绍，包括微控制器模块、传感器模块、显示模块、通信模块；接着从软件方面加以介绍，包括初始化模块、A/D转换模块、修改报警上下限模块、LED显示模块、通信模块以及软件抗干扰措施的编写，即给出了系统总的程序流程图和各子程序流程图。
智能压力传感器的设计与实现
智能压力传感器的设计与实现近年来，随着技术的不断发展，越来越多的新技术在各个领域得到了应用。
其中一项技术就是智能压力传感器。
智能压力传感器是一种能够感知并测量受力情况的传感器，主要应用于机械工程、机器人、生理学等领域，并且在移动设备、汽车和其他许多领域也得到了广泛应用。
本文将介绍智能压力传感器的设计与实现过程。
一、智能压力传感器的原理智能压力传感器常用的原理是荷负型电桥原理，即利用荷载电池、两个相等电阻和一个测量电阻，将待测压力与测量电阻阻值产生变化的信号进行对比，从而得出压力值。
荷载电池常用的电场分布原理是静电感应，众所周知的是：电容与电场强度有关，当两个导体之间有电场时，导体上都会存在一定的电荷分布，此时导体之间就形成了电容。
当两个导体之间距离缩短时，电容的大小也会随之缩小。
因此，利用荷载电池作为敏感器件，在压力作用下，荷载电池会发生微小的形变和位移，从而改变其电容值和电阻值，随之发生电势差，而这个差值正是所测压力值的大小。
这种原理在机械参数测量、机器人运动控制、工业自动化等领域得到了广泛应用。
二、智能压力传感器的设计过程在设计智能压力传感器时，需要考虑以下几个关键点：1. 传感器的灵敏度、精度和分辨率灵敏度是指压力传感器对待测压力的反应程度，即输出信号随输入信号而变化的程度。
精度是指传感器的输出值与真实值之间的差距，在实际应用中，精度越高的传感器准确度越高。
分辨率是指传感器可分辨的最小压力变化值，分辨率越高，压力检测的精度越高。
2. 传感器的抗干扰能力传感器会受到环境中其它干扰信号的影响，比如振动、温度变化、电磁场等，这些干扰信号会影响到传感器的精度和稳定性，因此需要考虑传感器的抗干扰能力。
3. 传感器的可靠性和稳定性传感器在实际应用中，需要长时间连续工作，因此需要考虑传感器的可靠性和稳定性。
一方面需要考虑传感器的结构设计和材料选用，另一方面需要考虑传感器的电路设计和信号处理算法。
基于以上几个关键点，智能压力传感器的设计过程主要分为三步：1. 传感器结构设计传感器结构设计包括传感器的机械设计和电极结构设计。
压力传感器的原理及其应用电路设计
1.引言汽车传感器是汽车电子化、智能化的基础和关键，而其中使用较多、发展最快的是压力传感器。
汽车压力传感器应用在汽车的很多系统中，如电子检测系统、保安防撞系统等。
其中应用在轮胎气压方面的目的在于最大限度地减少或消除高压爆胎和低压辗胎造成的轮胎早期的损坏，使轮胎经常保持标准气压，延长轮胎的寿命，降低轮胎的消耗，提高经济效益。
有报道说，将微型压力传感器埋置于汽车轮胎中，测量其中气压，以控制对轮胎的充气量，避免过量和不够，由此可节省百分之十的汽油。
2.汽车压力传感器2.1 压力传感器的原理和应用分类传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。
传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需外加辅助电源。
传感器方框图如图1所示。
传感器方框图制造半导体压力传感器的基本原理是利用硅晶体的压阻效应。
单晶硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。
压力传感器所用的元件材料是具有压阻效应的单晶硅、扩散掺杂硅和多晶硅。
根据晶体不受定向应力时，电导率是同性的，只有受定向应力时才表现出各向异性，由于应力能引起能带的变化，能谷能量移动，导致电阻率的变化，于是就有电阻的变化，从而产生压阻效应。
单晶硅效应包括n型和p型硅压阻效应。
选用扩散硅目的在于在设计制造压力传感器时可根据不同温度下硅扩散层的压阻特性选择合适的扩散条件，力求使压力传感器具有良好的性能。
多晶硅在传感器中有广泛的用途，可作为微结构和填充材料、敏感材料。
压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。
按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源。
后者是传感器自身产生电荷，不需要外加电源，根据不同领域对压力测量的精度不同分为低精度和高精度的压力传感器。
2.2 气压传感器1）能和原理：主要是用来检测气压的传感器。
压力传感器设计范文
压力传感器设计范文一、工作原理常见的压力传感器工作原理有电阻式、电容式和压力敏感半导体等。
电阻式传感器通过控制电阻的变化来测量压力，电容式传感器则通过控制电容的变化来实现测量，而压力敏感半导体传感器则是利用半导体材料在受到压力时电阻发生变化这一特性来进行压力测量。
二、测量范围和精确度在设计压力传感器时，首先需要确定需要测量的压力范围。
不同应用场景下，压力范围的要求可能不同，需要根据具体情况选择合适的传感器。
同时，传感器的精确度也是一个重要的考量因素。
传感器的精确度越高，测量结果越可靠，但相应的成本也会增加。
三、可靠性和稳定性传感器的可靠性和稳定性是设计中必须考虑的因素。
传感器在实际应用中可能受到较大的外界干扰，如温度变化、振动和湿度等。
因此，传感器应具备较好的抗干扰能力，并具备长期稳定性，确保测量结果准确可靠。
四、环境适应性不同的应用环境对传感器的要求也会有所不同。
例如，工业领域中常会遇到高温或腐蚀性环境，此时需要选用耐高温或耐腐蚀的材料来保证传感器的稳定性和寿命。
而在一些特殊应用中，如水下测量、高海拔环境等，传感器还需要具备相应的防水和防尘性能。
五、输出信号和接口根据不同的应用需求，压力传感器可以选择合适的输出信号和接口。
常见的输出信号有电压信号、电流信号和数字信号等，而接口可以选择模拟输出或数字输出。
六、可定制性和成本有些应用场景可能需要定制特殊的压力传感器。
因此，压力传感器的设计应具备一定的可定制性，以满足各种不同需求。
同时，成本也是设计中需要考虑的一个因素，需要在满足要求的前提下尽量控制成本，提高传感器的竞争力。
在压力传感器的设计过程中，需要对以上因素进行综合权衡和考虑。
通过合理的设计和选择，可以满足不同应用场景下对压力测量的需求，提高系统的可靠性和稳定性。
基于BP网络的智能压力传感器系统研究与设计
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ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ Ｉ １ ０ － ６ ９ ２ １ ． ０ ０ １ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．Ｓ Ｉ ０ ４ １９ ． ０ １ １ ． １ Ｓ．
基于 Ｂ Ｐ网络 的智 能压力传感器系统研究 与设计 冰
崔静雅 ， 吕惠 民 程 赛 ，
（ 西安理工大学应用物理系 ， 西安 ７０ ４ ） １０ ８
摘 要 ： ＳＭ ２ １１８ 将 Ｔ ３Ｆ０Ｃ 微处理器与 ￣ ／ Ｓ Ⅱ Ｃ Ｏ 一 操作系统相结合 ， 设计出了一种高精度智能传感器系统 ， 给出了相应的硬件
结构和软件设计 。利用 Ｂ Ｐ神经网络对压力和温度两个 目标参量进行数据融合处理 ， 减小 了两 者相互交叉 干扰敏感度 。实测 结果显示该传感器能满足多任务下 的实时性要求 ， 并具有更 加精 确、 稳定 、 可靠 的性 能。
压 力传 感 器 的工 作 原理 已经基 本 定 型 。 过发 通
现新 的 特 殊 敏 感 材 料 ＿ 来 提 高 性 能 已 经 很 困难 。 ３
提高压力测量 的精度＿ ］但是忽略 了温度测量的 ５ ，
准确 ， 且收敛速度慢 。本智能传感器 系统针对压力 和温度 相互 交 叉 干 扰 的 问题 ． 用 Ｂ 利 Ｐ神 经 网络 的 Ｌｖｎｅ ． ａ ｕｒｔ ｅｅｂｒ Ｍ ｒ ａ 算法提高了网络收敛速率 以及 ｇ ｑ ｄ
ＢＰ ｅ ａ ｅ ｗｏ ｋ，ｗｏ ｔｒ ｅ ａ ａ ｔｒ ， ｒ ｓｕ ｅ ａ ｄ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ， ｒ ｄｅ ｄ ｈ ａａ ｃ ｍｂ ｎ ｔｏ ｏ ｒ ｄ ｃ ｎ ｕｒｌｎ ｔ ｒ ｔ ａ ｇ ｔｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔ ｒ ｗｅ ｅ ｍａ ｏ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ａ ｉｎ ｔ ｅ ｕ ｅ
智能化压力传感器的设计开题报告
本科生毕业设计（论文）开题报告题目：智能化压力传感器的设计学院：环境与化学工程学院系化工系专业：测控技术与仪器班级：学号：姓名：指导教师：刘诚填表日期：年月日一、选题的依据及意义随着计算机技术和传感器技术的发展，两者的结合也愈来愈紧密，智能化传感器作为两者结合的新兴的研究方向，越来和越受到更多人的关注。
近年来，虽然取得了一定的研究和开发成果，但是实际的需求还远远得不到满足。
压力测控系统正急需发展，已经开发和使用的压力传感器在无法满足需求，智能化的压力传感器系统，即将信息采集、信息处理和数字通信功能集于一身，能自主管理的开发和使用具有巨大意义。
此次选题是打算对智能压力传感器系统理论及其压力测量方面的应用进行深入研究，提出对智能压力传感器的设计开发和设计。
利用集成程度高，功能强大的新型微处理器控制压力传感器，微处理器内部集成大量模拟和数字外围模块，会具有很强大的数据处理能力。
此次论文将在对智能压力传感器系统的智能化功能深入研究的基础上，设计了较为完善的智能化软件，实现了自动增益控制、温度补偿、自动校准、总线数字通讯等多种智能化特性，使传感器具有较高的智能化程度。
提出了利用传感元件自身特性实现温度补偿的算法以及对系统非线性补偿的算法。
并对传感器系统进行了较全面的抗干扰和系统故障自诊断设计，保证了系统的稳定性和可靠性。
提出一种带有程序判断的智能数字滤波算法，它既具有较好的平滑能力，又具有较快的响应速度。
本系统在软件上运用C语言编程，系统采用与PC机通信，完成数据转换、数据处理以及实时数据显示等功能，便于实现系统集中监控。
本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点，通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。
从宇宙探索到海洋开发，从生产过程的控制到现代文明生活，几乎每一项现代科学技术都离不开传感器。
压力传感器的优化设计及其应用
压力传感器的优化设计及其应用压力传感器是一种能够检测压力变化并将其转换为电信号输出的设备，常见于各个领域，例如航空航天、工业生产、医疗设备、及智能家居等。
在不同领域下要求的压力传感器的精度和灵敏度也不一样，因此对于传感器的优化设计至关重要，本文将从以下几个方面来探讨:一、压力传感器的种类及特点压力传感器一般分为压阻式、电容式和电子式三大类。
其中压阻式压力传感器其测量原理是通过压力传感器内部电阻的变化来确定被测量压力的大小，而电容式压力传感器的测量原理则是根据被测压力的程度影响传感器内部的电容值，并输出对应的电信号。
而电子式压力传感器则是通过微机芯片和压电传感器组成的信号处理电路来实现对压力变化的检测和输出。
二、压力传感器的优化设计在传感器的优化设计中，对于传感器应该符合的物理量和性能指标有很高的要求。
举个例子，对于机械压力传感器应该满足反应时间短、测量范围广、稳定性高，而对于电子式压力传感器则应该精度高、电流小、体积小。
1.机械结构的设计机械结构设计是指采用合适的材料和工艺制作压力传感器，保证其结构的稳定性和制作工艺的可靠性。
对于机械式压力传感器, 设计上应该减小质量和成本同时增加其传感器的工作频率和灵敏度以提高其自然频率，同时适当减小其惯性，这样就可以达到提高其响应速度的目的。
在实际应用中还应考虑电路板和传感器的稳定性，增加防水、防干扰等功能。
2.指标要求的转化在压力传感器的优化设计中，需要将实际应用中要求的指标转化为设计指标，进行由着手制定需求明确，分析被测量对象，设置合适的标准及相应的测试方法，从而确保传感器的性能和可靠性。
3.信号调理的设计信号调理是指从传感器的检测输出信号中提取出有用的信息并对其进行处理，从而得到符合我们要求的信号。
对于传感器检测到的电信号弱，需要对其进行放大和抗干扰处理。
同时对于电路板设计上应考虑稳定性，防干扰等问题。
三、压力传感器的应用压力传感器在各个领域有着广泛的应用，以下几个领域各举一个例子：1.航空航天领域压力传感器在航空航天中有着广泛的应用，例如在发动机中的燃油喷射、燃烧稳定性、飞机气动力学性能、及空气动力学试验等方面都需要利用压力传感器来进行监控和测量。
智能压力传感器的设计
智能压力传感器的设计智能压力传感器是一种能够测量物体施加的压力大小的装置。
它通过使用先进的传感技术，将物体压力转化为电信号，并将其传输给外部设备进行处理和分析。
智能压力传感器在许多领域应用广泛，如工业自动化、机械工程和医疗设备等。
本文将详细探讨智能压力传感器的设计原理、工作原理和应用。
首先，我们来讨论智能压力传感器的设计原理。
智能压力传感器主要由三个部分组成：传感器元件、信号处理电路和输出接口。
传感器元件是关键组成部分，它能够感知物体施加的压力并将其转化为电信号。
常用的传感器元件有压阻式传感器、压电式传感器和电容式传感器等。
压阻式传感器是一种利用电阻值随压力变化的原理来测量压力的传感器。
当物体施加压力时，传感器元件内部的导体会发生形变，从而改变电阻值。
信号处理电路会测量电阻值的变化，并将其转化为电压信号输出给外部设备。
压电式传感器则是利用压电效应来测量压力的传感器。
压电材料在受到压力后会产生电荷，通过读取电荷的大小来确定压力大小。
信号处理电路会将电荷转化为电压信号，并输出给外部设备进行处理。
电容式传感器是利用物体施加压力后感应电容值的变化来测量压力的传感器。
当物体施加压力时，传感器元件之间的电容值会发生变化。
信号处理电路会将电容值变化转化为电压信号，并输出给外部设备进行处理。
其次，我们来探讨智能压力传感器的工作原理。
智能压力传感器通过感知物体施加的压力来确定压力大小。
当物体压力施加到传感器元件上时，元件会发生形变或产生电荷，从而导致电信号的变化。
接着，信号处理电路会将电信号进行放大、滤波和转换等处理，以提高信噪比和准确度。
最后，通过输出接口将处理后的电压信号传输给外部设备进行处理和分析。
最后，我们来探讨智能压力传感器的应用。
智能压力传感器在很多领域都有广泛的应用。
在工业自动化领域，它可以用于监测和控制生产设备的压力，以确保设备的正常运行和安全性。
在机械工程领域，它可以用于测量机械装置的压力，以评估其性能和健康状况。
智能式压阻压力传感器的设计
三门峡职业技术学院学报 Jour al of Sanmenxia Polytechnic n
"71 D 6,No4 ee
V 0 1 .
_2007
科学与技术
智能式压阻压力传感器的设计
李娜 ‘ 宋少峰 2 ，
(1.焦作大学 机电系， 焦作 454003;2.三门 河南 峡职业技术学院教务处， 三门 472000) 河南 峡
f (u,T' )=f (u;,T;)+
会 旱 ( -T (5 瑞 T) )
八
式(5)右边除T 以外， 其他都为已知量或已经 算得的量。故对任何落在(T ,T,)区间的T 都可根
据式(5)求得函 数f(u,T)的 逼近值f (u,T;)。由 看 图4
出
行修正， 可取得非常满意的效果。)在工作环境温度 [ 5 变化为 10 60℃范围内，压阻压力传感器的准确度
作用是测量工作环境大气压变化， 以便修正大气压 变化对测量的影响。 c tl由此可见， 智能式传感器具有
较强的自 适应能力， 这可以判断工作环境因素的变 化， 进行必要的修正， 保证测量的准确性。 微机硬件 系统， 用于对传感器输出的微弱信号进行放大、 处 理、 存储和与计算机通信。系统构成情况由其应具 备的功能而定。DTP 有一个串行输出口，以RS232 指令格式传输数据[ [1 ] 230
摘 要:智能 传感器 (Integrated Smsrt)是传感器与 微处理器的结合、 兼有信息 检测与信息处 理功能的传感器。 在时
压阻压力传感器进行智能处理以后， 传感器具有自 校正功能， 能对外界信息进行检测、 判断和 自 诊断; 具有数据存储、 记忆和信息处理功能;具有随机整定和 自 适应能力， 还具有与主机相互对话和 自 行决策处理功能。 其精度、 稳定度、 可 靠性、 分辫力和信噪比都高于传统传感器。
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密级：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。
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：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。
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 otherintelligent features, in order to degree of intelligence to improve as much as possible.Keywords：Sensor；pressure；intelligent目录摘要 (I)Abstract (II) (1)1.2 压力传感器的类型 (1)1.3 压力传感器的结构特点 (2)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 (5)第三章系统结构设计 (7)3.1 传感器系统总体结构设计 (7)3.2 系统的特点 (7)第四章硬件设计 (9)4.1 前端传感器模块 (9)4.2 信号调理电路模块 (10)4.3 A/D转换模块 (13)4.3.1 ADC0809的内部逻辑结构 (13)4.3.2 ADC0809引脚结构 (14)4.3.3 ADC0809应用说明 (17)4.4 微处理器 (18)4.5 显示模块 (19)4.5.1 LCD1602的优点 (19) (19) (20) (21)4.6 温度补偿模块 (22)4.6.1 DS18B20的主要特征 (22)4.6.2 DS18B20引脚功能 (23)4.6.3 DS18B20工作原理及应用 (23)4.6.4 DS18B20时序图 (24)4.7 硬件设计原理图 (26)第五章软件程序设计 (28)5.1 语言介绍 (28)5.2 程序流程图 (28)5.3 智能数字滤波 (29)5.4 C语言程序 (30)第六章系统抗干扰性分析 (31)第七章总结 (32)致谢 (36)参考文献 (34)附录 (37)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度高、动态响应好、灵敏度高、集成化程度高并易于微型化，因此得到广泛的应用，得到迅速发展，属于新的物性型传感器。
1.3 压力传感器的结构特点本课题采用差压式电容传感器作为敏感元件。
电容式压力传感器结构简单，价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等，在恶劣的环境下对测量静态或低频变化的压力有比较好的优势。
1.4 传统压力传感器的局限性传统的压力传感器往往在性能和成本上不能两全其美，为了提高性能，就要有居高不下的成本，因为制作材料必须品种多，性能高，制作过程要求非常严格，寸偏大，但是时间相应特性不高；2、系统非线性导致随时间漂移；3、环境变化很容易影响到参数的变换；4、器件信噪比不高，是传感器容易受到噪声的干扰致使结果不稳定；5、交叉灵敏度的存在导致传感器的选择性和分辨率都不高。
这些因素就造成了传统压力传感器可靠性差、精确度低、性能不稳定等缺点，也注定了传统压力传感器必将被更高级的智能化压力传感器所取代。
第二章智能压力传感器2.1 智能压力传感器的结构智能传感器主要是指利用集成电路工艺和微机械技术将敏感元件与功能强大的电子线路集成在同一芯片上，具有信号提取、信号处理、逻辑判断、决策、自检、自诊断和计算等功能。
和经典传感器相比，智能传感器具有体积小、成本低、功耗小、速度快、精度高以及功能强等优点。
智能压力传感器的结构如图2-1所示，其中作为作为“大脑”的微型计算机，可以是单片机，也可也是微型计算机系统。
图2-1 智能压力传感器的结构框图2.2 智能压力传感器的功能①具有逻辑判断、统计处理功能：可对检测数据进行分析、统计和修正，还可进行线性、非线性、温度、噪声、响应时间、交叉感应以及缓慢漂移等的误差补偿，提高了测量准确度。
②具有自诊断、自校准功能：可在接通电源时进行开机自检，可在工作中进行运行自检，并可实时自行诊断测试以确定哪一组件有故障，提高了工作可靠性。
③具有自适应、自调整功能：可根据待测物理量的数值大小及变化情况自动选择检测量程和测量方式，提高了检测适用性。
④具有组态功能：可实现多传感器、多参数的复合测量，扩大了检测与使用范围。
⑤具有记忆、存储功能：可进行检测数据的随时存取，加快了信息的处理速度。
⑥具有数据通讯功能：智能化传感器具有数据通讯接口，能与计算机直接联机，相互交换信息，提高了信息处理的质量。
2.3 智能压力传感器的特点与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是：①高的性能价格比：由于智能压力传感器的种种优点都是通过调试微处理器和计算机之间的配合达到的，所以在工艺本身不会追求过多，可以采用廉价的集成电路、芯片加上调试软件实现，从而性能价格比自然会高与传统的压力传感器。