基于片上系统芯片的传感器模块设计
基于单片机的电子称传感器课程设计
测控技术与仪器专业《传感器技术》课程设计任务书淮阴工学院电子与电气工程学院2014年06月专业方向课程设计课题：电阻应变式电子称班级测控1111学生姓名金梦磊学号 **********指导教师张青春淮阴工学院电子与电气工程学院目录1.系统方案设计1.1 概述1.2 检测原理1.3 系统原理框图2.系统硬件设计2.1 传感器选择及其特性2.2 测量电路2.3 信号采集电路2.4 单片机及外围电路2.5 总体电路图3.系统软件设计3.1 软件设计方法3.2 软件流程图3.3 软件清单及说明4.系统调试与验证4.1 调试过程4.2调试结果（仿真结果）截图4.3 误差分析5．课程设计体会与总结附录：1、参考资料 2、元器件表基于电阻式应变片式传感器的电子称设计`1.系统方案设计1.1概述随着时代的进步和科技的发展，电子称已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
无论是做生意确定货物的重量，还是菜市场买菜看斤看两，还是没事减肥看看自己体重有没有减少，我们都需要使用称量道具，电子称以其便携，准确等优点占据着市场。
早期的电子称是通过模拟电路实现的，其抗干扰能力不足，准确也比较低。
现在的电子称都是通过微控制器，采用数字信号的方式，这样就克服了以前的缺点，还可以实现键盘控制以及超额报警等更能。
在学习了传感器，单片机，测控电路几门课程之后，我们可以自己设计出一个电子称了。
在我的设计中，我将采用电阻式应变片传感器进行测量，并采用放大器对传感器转换出的电压信号进行放大、达到A/D转换器输入电压的要求，采用8位A/D转换器将放大器产生的模拟信号转换成数字信号，单片机将接收到的数字处理后显示在4个数码管上（量程为0-1.999kg，所以只需要4个数码管），还需要蜂鸣器进行超量程报警，led灯显示电源的通断，两个拨位开关实现电源通断的控制，以及单片机的复位功能。
1.2检测原理电阻式应变片传感器是通过电阻的应变效应进行测量。
所谓的电阻应变效应就是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应的改变，这一物理现象称为“电阻应变效应“。
嵌入式系统中的片上系统设计与实现技术
嵌入式系统中的片上系统设计与实现技术嵌入式系统是指将计算机技术与各种应用领域相结合，嵌入到具体的产品或设备中，并且能够完成特定任务的一种计算机系统。
在嵌入式系统中，片上系统（SoC）被广泛应用。
片上系统是指将计算机核心、存储系统、通信接口、外设、调度器等功能集成到一个芯片上，形成一个完整的计算机系统。
片上系统设计与实现技术是嵌入式系统开发中的核心内容，具有重要意义。
下面将详细介绍一些嵌入式系统中的片上系统设计与实现技术。
1. 硬件设计技术：片上系统的硬件设计是整个系统的基础，包括处理器核心的选择与设计、存储系统的设计、通信接口的设计、外设的设计等。
在选择处理器核心时，需要考虑功耗、性能、可编程性等因素；在设计存储系统时，需要根据应用需求选择合适的存储器类型，如RAM、Flash等，并合理设计存储器的组织结构；在设计通信接口时，需要根据数据传输的要求选择合适的接口类型，如UART、SPI、I2C等；在外设的设计中，需要根据具体应用需求选择适当的传感器、执行器等外设。
2. 软件设计技术：片上系统的软件设计是指针对具体应用需求，为系统开发相应的软件。
软件设计包括编写驱动程序、编写嵌入式操作系统、编写应用软件等。
在编写驱动程序时，需要充分了解硬件的特性和功能，充分利用硬件资源，提高系统性能；在编写嵌入式操作系统时，需要选择合适的操作系统，如Linux、RTOS等，并为系统开发相应的设备驱动程序和应用服务；在编写应用软件时，需要根据具体应用需求，设计相应的算法和实现。
3. 片上系统的布局与布线技术：片上系统中，各个功能模块需要相互连接，完成数据传输与处理。
布局与布线技术是指将各个模块在芯片上合理排布，并设计合理的连线。
在布局时，需要考虑各个功能模块之间的连接关系，尽量减少信号传输的路径长度，降低传输时延和功耗；在布线时，需要根据信号传输的特性，选择合适的线宽和线距，保证信号传输的质量。
4. 功耗优化技术：在嵌入式系统中，功耗是一个重要的性能指标。
基于电阻应变片的称重传感器设计 毕业设计
毕业设计说明书基于电阻应变片的称重传感器设计班姓学专指导教师：2014年 6 月基于电阻应变片的称重传感器设计摘要随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置。
目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。
电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。
应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。
关键词：称重传感器，弹性体，电阻应变片Based on the design of resistance strain gauge load cellAbstractWith the progress of technology, electronic weighing apparatus made by the weighing sensor is widely used in all walks of life, to realize the rapid and accurate for material weighing, especially with the emergence of microprocessor, the constant improvement of the industrial production process automation, weighing sensor has become a necessary device in the process control. At present, apply to almost all weighing weighing sensors.In this paper, the design of a resistance strain type weighing sensor. Resistance strain type weighing sensor is based on the principle that elastomer (elastic element, sensitive beam) elastic deformation under the action of external force, the resistance strain gauge on the surface of the paste in his (cell) also along with the deformation and deformation resistance strain gauge, its value will change (increase/decrease), and then through the corresponding measurement circuit convert the resistance to electrical signals (voltage or current), so as to complete the process of external force transform into electrical signals. The design of the weighing sensor is the change of resistance strain gauge is used to determine the small strain of elastic element, so as to use force, stress and strain the relationship between the area to determine the size of the force, then the force of the mass of the body. The change of the resistance strain gauge can be obtained through the subsequent processing circuit.Keywords: Weighing sensors, elastomer, resistance strain gauge目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 国内外发展动态 (1)2 传感器的相关知识 (3)2.1 传感器概念 (3)2.2 传感器的工作原理 (3)2.3 传感器的组成结构 (5)3 电阻应变片的相关知识 (7)3.1 电阻应变片的结构和工作原理 (7)3.2 电阻应变效应 (8)3.2.1 金属材料的电阻应变效应 (8)3.2.2 电阻—应变特性 (8)3.2.3 应变片测试原理 (9)3.3 电阻应变片的种类及材料 (10)3.3.1 电阻应变片的种类 (10)3.2.2 电阻应变片的材料 (12)3.4 金属应变片的主要特性 (13)4 电阻应变式力传感器的设计 (19)4.1 柱形应变式力传感器 (19)4.1.1 利用拉伸与压缩应力的称重传感器 (20)4.1.2 柱式称重传感器的误差来源 (22)4.2 梁式力传感器 (23)5 粘贴技术及稳定处理 (27)5.1 应变片粘贴技术 (27)5.1.1 粘结剂的选择 (27)5.1.2 应变计的粘贴 (27)5.2 弹性元件材料的稳定处理 (28)6 电阻应变式传感器的信号处理电路 (31)6.1 转换电路 (31)6.2 直流电桥 (31)6.3 电路图设计 (36)6.4 电路仿真 (36)参考文献 (39)致谢 (40)1 绪论1．1 课题研究的背景现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理技术，也就是传感技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”、“大脑”。
集成电路的片上系统集成与设计技术手段
集成电路的片上系统集成与设计技术手段集成电路（IC）是现代电子设备的核心组成部分，它通过将大量的微小电子元件，如晶体管、电阻、电容等，集成在一块小的硅片上，实现了复杂的功能。
随着科技的快速发展，集成电路的功能越来越强大，片上系统（System-on-Chip, SoC）的概念应运而生。
片上系统集成与设计技术手段成为集成电路领域的重要研究方向。
1. 片上系统集成片上系统集成是指将整个系统或多个系统集成在一块集成电路芯片上，从而实现各种功能。
这种集成方式可以大大缩小系统的体积，降低功耗，提高性能和可靠性。
SoC的集成度可以从简单的微处理器核心和几块模拟电路，到复杂的包含多个处理器核心、图形处理单元、数字信号处理器、存储器、接口等全功能系统。
2. 设计技术手段为了实现高集成度的片上系统，设计人员需要采用多种先进的设计技术手段：2.1 硬件描述语言（HDL）硬件描述语言是用于描述电子系统结构和行为的语言，如Verilog和VHDL。
通过使用HDL，设计人员可以在抽象层次上描述整个系统，而无需关心底层电路的具体实现。
这使得设计人员能够更加专注于系统的功能和性能，提高设计效率。
2.2 库和IP核心在片上系统集成过程中，利用已有的库和IP（Intellectual Property）核心可以大大缩短设计周期。
库提供了常用的模块，如乘法器、加法器等；IP核心则是预先设计好的模块，如处理器核心、DSP核心等。
通过复用这些模块和核心，设计人员可以快速构建复杂的片上系统。
2.3 综合和布局规划综合是将HDL描述转换为底层电路的过程。
在这个过程中，综合工具会考虑电路的性能、面积和功耗等因素，自动选择合适的电路实现。
布局规划则是确定电路在芯片上的位置和连接关系，其目标是优化电路的性能和功耗，同时满足面积和制造要求。
2.4 仿真和验证在设计过程中，需要进行多次仿真和验证，以确保设计的正确性和可靠性。
仿真是在软件层面上模拟电路的行为，验证则是通过测试芯片来验证电路的功能和性能。
基于单片机和传感器的电子秤系统教学设计与实现
0 引言单片机MCU是将计算机的中央处理器CPU、数据存储器RAM、指令存储器ROM、定时计数器和输入输出I/O接口、中断控制器、模数转化器、数模转换器、调制解调器等部件集成在一片芯片上，内部硬件结构和指令系统是针对自动控制应用而设计的，所以单片机又称为单片微型计算机SCM。
单片机从系统角度发展方面经历了三个阶段，第一阶段为SMC、第二阶段为MCU、第三阶段为片上系统SOC，从数据处理角度经历了四位机、八位机、十六位机、三十二位机、六十四位机,目前市面上主流机型位八位和十六位的微控制器MCU，在本设计中采用八位的单片机STC89C51。
传感器是一种转换装置，将感受到的被测量按照一定规律转换成可用输出信号，即把非电信号转换成电信号，便于传输和控制，一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源等部分组成，是自动控制系统和自动检测系统中不可缺少的元件，在本设计中使用双孔悬壁梁式电阻应变传感器实现重量测量。
1 任务描述利用电阻应变片称重传感器和电子秤专用HX711A/D转换器芯片，结合单片机STC89C51应用，制作性价比高的电子台秤，主要适用于居民小区菜市场的小商贩。
通过将敏感元件（弹性体）、转换元件（电阻应变片）、信号调理电路集于一体，实现称重数据显示，并进行标定，本设计的电子台称指标要求达到国家计量标准计量III级，称重范围0—25Kg，分辨力为1g。
2 任务分析2.1 电阻应变片传感器的选择采用分辨力高、灵敏度高、频率响应好的双孔悬壁梁式电阻应变传感器实现重量测量。
使用过程中考虑秤台本身重量、工作过程摆放物体冲击、振动、超重等因素，所以实际使用的传感器量程必须大于额定称重量25Kg。
为了满足设计需求，同时具有一定的冗余量，该设计选择HL-B1-30Kg悬臂梁称重传感器，精度为0.01%。
2.2 电子秤专用A/D转换器芯片的选择要求传感器最大量程达30Kg和分辨力为1g，这就要求模块输出位数至少为13位，8位精度的PCF8591无法满足as 1 g, and has the function of pricing, trading information for vendors and customers provide the most direct and convenient for buyers and sellers trade, reduce fraud on both sides.To achieve this goal, this design USES the microcontroller STC89C51 control and choose 24 precision HX711 electronic scale special A/D module, LCD display screen choose JLX12864G - 085 - P LCD module. The choice of simple circuit complete, the design of components is cost-effective, stable performance, convenient operation, parameters conform to the requirements of the measurement, has the characteristics of ultra range audible and visual alarm automatically, has a strong market application value.Key words: resistance strain gage;MCU;HX711;audible and visual alarm项目基金：全国农业职业教育“十三五”规划课题（2016-135-Y-200）。
基于STM32单片机的金属物体探测定位器系统的设计与实现
基于STM32单片机的金属物体探测定位器系统的设计与实现李艳红;李自成;孙仕琪【摘要】The inductive digital senor LDC 1000 was used as the probe in the metal object detection and locating system in the target area ,and the design of the sensing system provided the low power consumption ,small package and low cost solution .The met-al object detection and locating system's MCU was based on STM32,and the wireless remote controlled car of the loading LDC 1000 senor as probe was scanning and searching the target area for the metal objects .This scheme can be suitable for the horizontal or vertical distance detection ,motion detection,metal component testing to measure object ,and the Serial Peripheral Interface ( SPI) acquired the detection signal to the MCU processing .The actual position of the metal objects was available by the sound and light circuit.The system design of the device of wide applicability ,stable detection technology and high cost performance ,can be widely used in the automotive,consumer electronics,computer,industrial,communications and medical fields.%采用电感数字转换器LDC1000为目标区域金属物体探测定位系统的探头，为感测系统的设计提供了低功耗、小封装、低成本的解决方案。
基于单片机的红外感应自动门控制系统设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。
本论文介绍的自动门控制器使用简单、工作稳定、成本低廉，采用双速运行、动作迅速。
除能实现自动开关门之外，还具有常开、常关、门禁、防误夹等多种功能。
通过对“控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了控制自动门系统论文。
本设计主要应用单片机8051作为控制核心，步进电机、热释电型红外传感器、电位器相结合的系统。
充分发挥了单片机的性能。
其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
单片机主要组成部分：中央处理器CPU（Central Processing Unit）、随机存储器RAM（Ramdom Access Memory）、只读存储器ROM(Read Only Memory)、中断系统、定时器/计数器以及I/O（Input/Output）口电路等部件。
单片机在控制领域的优点：体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便的组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。
它能针对性的解决从简单到复杂的各类控制任务，抗干扰能力强，适用温度范围宽，可以方便的实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。
本课题通过红外传感器感应到来人进出门时向单片机送入一个高电平，后以单片机为控制核心对步进电机进行控制。
系统实现简单，但功能强，能有效的对门进行开关控制。
关键词：单片机,自动门,直流电机,红外传感器 ,转速测量┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractAs it becomes more and more automatic and informational nowadays, the application of microcontroller also becomes more and more extensively. Progress of with the development of the society, science and technology and gradual improvement of people's living standard, various kinds of help automatic control system in life begin to enter people's life, the system of automatically-controll door taking one-chip computer as the core is one of them. Indicate too that the automatic controlled field became a member in digitized era at the same time. Its practicability is strong, multiple functional, modern techniques, make people believe this is an achievement of scientific and technological progress. It lets the mankind understand even more, the development in digital era will change human’s life, will quicken the development of science and technology.Through the research and design to the thing that "the system of single chip controlled auto-door", I have written the computer and controlled the systematic thesis of automatically controlled door meticulously. Thesis this is it rely mainly on one-chip computer to explain emphatically, DC motor and the measure of rotate speed central systems.It is uses 8051 as core of controlling, the DC motor, infrared sensor and electromagnetic switch combine together mainly to design originally. Give full play to the performance of the one-chip computer. Its advantage hardware circuit is simple, the software is with perfect function, the control system is reliable, higher characteristic of the sex price, and it has certain use and reference value.Keywords ： Microcontroller Auto-door DC motor Infrared sensor Rotate speed- measure┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章课题研究的意义和目的 (5)第2章课题的功能概述 (6)第3章数字控制开关电源的设计 (7)3.1 总体设计方案 (7)3.2系统设计 (7)3.3基本设计电路 (7)3.4电路设计 (8)3.4.1 数字调压控制电路 (10)3.4.2 计数控制电路 (10)3.4.3 数模转换电路 (10)3.4.4 比较器及PNM控制电路 (11)3.4.5 输出稳压电路 (12)第4章单片机的介绍和发展概况 (13)第5章单片机的工作原理 (14)5.1单片机的基本组成 (14)5.2 MCS-51的寻址方式 (15)5.3指令 (15)5.4计数初值的计算 (15)5.4.1计数的工作方式 (16)5.4.2定时的工作方式 (16)5．5中断响应的条件 (17)5.6串行口工作方式及帧格式 (17)第6章步进电机的发展和应用 (18)第7章步进电机的工作原理 (21)第8章用单片机和CPLD实现步进电机的控制 (23)8.1 电机控制电路设计 (23)8.2 步进电机控制方案 (26)8.3 电机驱动器硬件结构 (27)8.4 CPLD硬件电路设计 (27)8.5 控制的实现 (28)第9章红外热释电处理芯片BISS0001 (31)第10章红外接收和电机驱动电路配制方案 (35)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊10.1 开门信号 (37)10.2 门禁系统与非公共区域的自动门 (37)10.3 解锁动作与开门动作之间的协调 (38)10.4 集中控制 (38)第11章逻辑运算电路设计 (39)第12章软件设计 (40)第13章其他问题 (41)参考文献 (42)结束语 (43)致谢 (44)附录 (45)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章课题研究的意义和目的自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门和自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常庞大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门和感应门就是指自动平移门。
基于CC2530的电流及温度监测系统的设计与实现
基于CC2530的电流及温度监测系统的设计与实现董建怀【摘要】为了实时监控分布广、数量多、工作时间长和工作电流大的设备的工作情况,设计了由线性电流传感器ACS712、温度传感器DS18B20以及片上系统CC2530组成的无线传感器节点,利用ZigBee技术组建的电流及温度无线监测系统.实验表明：系统具有检测精度高,可靠性高,成本低,使用方便等特点,可应用于工业环境的电流及温度在线监测领域.%A current and temperature monitoring system based on ZigBee technology is designed to real-timely monitor the work of the equipment,which is widely distributive,quantitive,capable of working long time and in large current.The wireless sensor node in this system consists of ACS712,DS18B20 and PSoC CC2530.The system which is featured with high precision,high reliability,low cost,easy installation and maintenance,and could be widely used in industry for on-line current and temperature monitoring.【期刊名称】《厦门理工学院学报》【年(卷),期】2011(019)003【总页数】6页(P59-63,73)【关键词】电流监测;ZigBee技术;片上系统;无线传感器节点【作者】董建怀【作者单位】福建师范大学协和学院信息技术系,福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】TP274.5在广播发射机、电力、工业生产等领域中，存在许多工作时间长、功率大、电流大、分布范围广的设备，由于电路问题、接头松动或其它原因可能造成这些设备的工作电流过大、接头过热甚至出现烧毁设备的现象，给设备的正常工作和人身安全带来严重的威胁［1－2］.实时监测这些设备关键点的电流和接头温度，对预防故障，准确判断故障点，及时进行故障处理等具有重要的意义.采用电流互感器检测大电流的传统方法，存在绝缘困难，成本高，体积大，重量重，测量精度不高，易受电磁干扰，输出端不能开路，突发性绝缘击穿等缺点，另外，由于这些领域中需要监测的电流点多、分布广，在实际使用时，需要在上位机与各检测点间铺设大量的通信电缆，存在成本高，安装调试不便，覆盖面受限等问题.针对这一情况，本文设计了一种利用ZigBee技术组建的电流及温度无线监测系统，实现对设备关键点电流及温度的实时监测.1 电流及温度监测系统1.1 ZigBee技术ZigBee技术是一组基于IEEE 802.15.4的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，使用了抗干扰能力极强的直序扩频和动态路由数据传输的通信方式，具有低功耗、低成本、低复杂度、近距离、低数据速率等特点［3］，工作频段为全球通用频段2.4 GHz.ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成，协调器是整个网络的中心，负责网络的维护和协调，路由设备负责网络中数据包的路由选择，并用来扩展网络范围，终端设备是实现具体功能的单元.ZigBee网络可以实现星型、树型和网状型拓扑结构［4］.1.2 监测系统组成系统由上位机、协调器、路由节点和终端节点组成，系统总体结构如图1所示.基于ZigBee技术的路由节点和终端节点分布于不同的监测区域，执行电流和温度数据的采集、预处理和发送等工作，路由节点除检测电流及温度参数外，还具有路由功能，转发其他传感器节点的数据包.ZigBee协调器将接收到的各传感器节点检测的电流温度数据通过RS485接口传输到上位机，上位机将收到的各传感器数据进行处理和管理，并提供实时查询和越限报警等功能.系统的协调器、路由节点和终端节点均通过PSoC［5］芯片CC2530实现，路由节点和终端节点具有相同的硬件结构，为了叙述的方便，在下面的硬件设计中将这两者统称为检测节点.2 检测节点硬件设计2.1 检测节点结构检测节点是该系统的基本单元，负责获取电流、温度数据，并将数据进行预处理，传输到协调器，拥有子节点的路由节点还具有路由的功能，转发子节点的电流和温度数据.检测节点由PSoC芯片CC2530、线性电流传感器ACS712、单总线温度传感器DS18B20和电源模块组成，节点的结构示意图如图2所示.2.2 主控芯片主控芯片CC2530是IT公司推出的基于ZigBee/IEEE 802.15.4标准的新一代SoC芯片，CC2530集成了一个高性能的RF收发器和一个优化的低功耗8051微处理器，8 kB的RAM，多达256 kB的闪存，具有强大的外设，包括8路7～12位ADC、2个USART和21个通用I/O接口等，硬件支持CSMA/CA，6 mm×6 mm的QFN40封装，允许芯片无线下载，支持系统编程.2.3 电流温度检测模块节点中电流传感器采用Allegro公司的线性电流传感器ACS712ELCTR－30A－T，该器件工作电压为4.5～5.5 V，最大工作电流11 mA.图3为ACS712－30A输出电压与检测电流关系的特性曲线，在检测范围±30 A内，几乎不受温度的影响.图4为ACS712－30A检测灵敏度与电流关系的特性曲线，输出灵敏度约为66mV/A.图5为检测节点电原理图.图中仅给出一路电流和温度传感器，C1用于噪声管理，提高输出的精度，被检测的电流由ACS712芯片的1、2端输入，3、4端输出.VOUT输出模拟电压，该电压在指定的检测范围内和被检测的直流或交流电流IP成线性关系，若检测的是直流电流，则VOUT输出一个与被测电流成线性关系的直流电压，若检测的是交流电流，则VOUT将获得一个频率与被测电流相同、幅度与被测电流成线性关系的交流电压.电流传感器ACS712的输出信号先通过R1、R2分压，使输入A/D转换的电压和ADC的参考电压匹配，后经D1整流和C2滤波处理后输入CC2530的P0_0引脚进行A/D转换，由于CC2530的P0_0至P0_7引脚都可用作ADC输入，所以一个节点最多可带8路电流传感器.通过设置CC2530的ADCCON2.SCH位使节点的转换通道序列为AIN0～AIN7、单端输入，设置ADCCON2.SREF选择一个内部生成的电压 (1.8 V)作为A/D转换的正参考电压，设置ADCCON2.SDIV选择转换抽取率为256(10位有效数字)，通过置位ADCCON1.ST开启转换，读取ADCCON1.EOC位可判断转换是否完成，读取ADCCON2.SCH位，将指示转换在哪个通道上进行，通过读取ADCH和ADCL两个寄存器可获得A/D转换的补码形式的结果.由于ADC采用256抽取率，量化单位Δ=1.76 mV，小于ACS712输出灵敏度66 mV，所以A/D转换不影响电流检测的精度.ADC采用256抽取率时，执行一个转换所需的时间TCONV=(抽取率+16) ×0.25 μs=68 μs，满足使用要求.图5中，DS18B20为Dallas公司的1－Wire总线温度传感器，采用外接电源的方法供电，其它路的DS18B20可直接与该温度传感器并接，DS18B20支持+3 V～+5.5 V的电压范围，温度测量范围－55～+125℃，测量精度±0.5℃，最大工作电流4 mA，静态电流3 μA.节点使用一个外部32MHz振荡器XTAL1，32.768 kHz晶振XTAL2主要为休眠状态和精确唤醒时间提供时钟信号.2.4 无线传输模块综合考虑各种天线的性能，节点设计使用鞭状天线，CC2530的射频信号是差分输出，而天线是单端输出［3］，需要一个平衡－不平衡变换器，图5中C8，L2，C5和L1构成巴伦电路.射频部分的电路设计是节点设计的重点与难点，在射频部分布线时，合理的布局与布线及采用多层板是降低电磁干扰和提高抗干扰能力的有效手段，本设计在布线时采用以下方法:将外围器件紧密地分布在CC2530的四周，并使用较小的封装，以尽可能地减少串拢和分布参数的影响，CC2530暴露的衬垫可靠接地，敷铜板上没有布线的区域用铜填充并接地.2.5 电源模块电源模块采用MAXIM公司的升压型DC－DC芯片MAX1675，MAX1675采用μMAX封装，具有高达94%的转换效率，输入电压范围为0.7～5.5 V.设计中，检测节点采用锂电池供电，利用两片MAX1675分别输出+3.3 V和+5 V电压，其中+3.3 V电压为CC2530和 DS18B20提供电源，+5 V的电压为ACS712提供电源.图6为输出+3.3 V电压的原理图，电池电压通过L3输入MAX1675的LX引脚，FB引脚接OUT端，若将FB引脚接地时，在OUT端即可获得+5 V的电压.图6中电池电压经R6，R7分压后输入到内部的电压比较器，当LBI小于1.3 V即电池电压小于2.05 V时，输出低电平，否则输出高电平，MAX1675的引脚接至CC2530的P1_1引脚，用于对电池电压进行监控.3 系统软件设计软件部分采用TI公司提供的基于ZigBee标准的Z－Stack协议栈，它包含了ZigBee标准描述的各层次的功能组件模块，向开发人员提供了一系列的API接口，通过调用这些API可实现ZigBee标准中各层次的相应功能.模块的任务调度具体方式是为需要实现的功能建立任务，且每一个任务有不同的事件.运行时系统会不间断地轮询所有任务的标志位，若标志位有效，表明该任务有事件发生，调用任务事件处理函数，并在处理函数中根据标志位判断是什么事件发生，然后系统进行对应的操作并清标志位，如果同时有几个事件发生，先判断优先级，然后逐次处理事件.当没有任务事件发生时，系统进入低功耗模式，当有事件发生时，唤醒系统进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式，这种软件构架可以极大地降低系统功耗.ZigBee协调器负责网络的组建，并对其它节点加入网络请示做出响应，负责通信链路及路由的建立以及数据包协议转换等［6］.协调器软件流程图如图7所示.协调器成功组建ZigBee网络后，将接收到的数据包按源节点地址存储，并对数据进行处理后通过RS485接口发送至上位机.检测节点负责采集、处理和发送电流温度数据，同时还转发其他传感器节点的电流温度数据.由于采用了CSMA/CA技术，所以可以让终端节点定时检测电流、温度信息，并发送节点数据，终端节点大部分时间处于休眠状态，处于休眠状态时，节点关闭无线通信模块和传感器模块，只保留CPU内部定时器和中断，以减少功耗.路由节点仅是在终端节点的功能上增加了一个数据汇集和上传功能，当中断接收到数据后，提取路由信息，建立路由表，并转发数据.图8为电流温度路由节点的软件流程图.4 性能测试系统在福州某中波发射台进行测试，该台有两部发射功率为600 kW的DX型中波发射机，每部发射机均有5个分布在不同区域的天线调谐室 (1个统调室和4个分调室)、3个高压配电室和1个发射机冷凝设备，每部发射机有3个低压整流柜和224块功率模块，这些设备都是长时间工作的［1］.测试中在各个天线调谐室、高压配电室、和发射机冷凝设备 (水泵)处，各放置一个温度检测节点，在发射机的低压整流柜和多个功率模块处放置电流及温度检测节点，协调器通过RS485接口与上位机通信.表1为室外温度20.2℃时一部发射机的若干检测节点的检测值与实测值的对比情况.其中，检测值是指通过电流及温度监测系统检测的结果，即系统的上位机显示的数据.实测值是指用专用仪器测得的数据，数据表明系统电流误差≤0.1 A，温度误差≤0.5℃，检测值与实测值之间的误差主要是传感器本身的误差，满足使用要求，此外测试还表明终端节点功耗低，系统可靠稳定，抗干扰能力强，能有力地保障安全播出.表1 系统测试结果(室外温度:20.2℃)Tab.1 System test results(out temperature:20.2 ℃)5 结语该系统结合现场应用条件，无线传感器节点以基于ZigBee技术的PSoC芯片CC2530为核心，采用线性电流传感器ACS712和温度传感器DS18B20获取数据，电路结构简单，检测精度高，节点功耗低，系统实现了分布式节点电流及温度的实时监测，具有工作稳定可靠，无线通信灵活，使用方便等特点，可广泛应用于工业环境的电流及温度在线监测领域.［参考文献］［1］赵红艳.谈DX系列全固态发射机［J］.内蒙古广播与电视技术，2009，26(4):57-59.［2］陆贵生，蔡声镇，苏伟达，等.高压开关触头温度实时无线监测系统的设计与实现［J］.现代电子技术，2009，302(15):108-111.［3］赵海，赵杰，刘铮，等.一种无线传感器网络节点的设计与实现［J］.东北大学学报:自然科学版，2009，30(6):809-812.［4］吕治安.ZigBee网络原理与应用开发［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2008.［5］王波，杨永明，汪金刚，等.基于PSoC的无线传感器网络节点设计［J］.传感技术学报，2009，22(3):413-416.［6］贺玲玲.ZIGBEE传感网络CLUSTER－TREE改进路由算法研究［J］.传感技术学报，2010，23(9):1303-1307.。
PSoC电容式触摸感应技术
PSoC电容式触摸感应技术PSoC是由Cypress半导体公司推出的具有数字和模拟混合处理能力的可编程片上系统芯片，某些系列的PSoC（如CY8C21X34系列），由于其内部配备的特殊资源，使得它可以很容易地实现电容式触摸感应功能，仅需少量的几个外置分立元件，可以将每一个通用的I/O都配置为电容感应输入。
电容式触摸感应原理如图1所示，电路板上两块相邻的覆铜之间存在一个固有的寄生电容Cp，当手指（或其他导体）靠近时，手指和两块覆铜之间又产生新的电容，这些电容相当于并联到原来的Cp之上，当我们把其中一块覆铜连接到PSoC的模拟I/O上，另一块连接到地上，就可以通过测量电容的变化来判断手指的存在。
我们把连接到PSoC上的覆铜称之为电容传感器（Capacitive Sensor），电容传感器上需覆盖绝缘材料（产品外壳）。
通过在PSoC内部搭建电路并用内建8位处理器的程序来控制电路的运作，就可以把电容的变化转化成计数值的变化，进而转化成按键动作所需要的开关量。
PSoC内部有几种预先设计好的电容感应用户模块，用户模块可以看作是硬件电路配置与软件库函数（API）的集合，用户所需要做的就是在PSoC开发环境（PSoC designer）中将用户模块配置到数字/模拟阵列中，开发环境会自动生成硬件寄存器配置及库函数，剩下的工作就是一些用户模块参数的调整，以及应用代码的编写。
整个开发过程非常直观、流畅，对于有嵌入式系统开发经验的工程师来说，很快就会得心应手。
电容式感应技术为工业设计提供新的思路有了电容式感应技术，工业设计师首先能想到的就是把传统的机械按键换成电容式的感应开关。
这增加了工业设计的灵活性，因为电容式开关可以隐藏在一块完整的表面下边，不需要像机械按键那样需要预留机械部件运动的空间。
在有些便携式产品上，设计师希望能在产品上赋予自然的灵性，比如像贝壳一样的MP3播放器、像卵石一样的手机，用电容式开关取代机械按键可以在最大程度上还原设计师的构思，让产品外观有浑然天成的效果。
基于单片机的无线红外防盗报警电路的设计(含程序 原理图 pcb图)
目录1 前言 (1)1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况 (1)1.2 无线红外防盗报警器的分类及其介绍 (1)1.3 无线红外报警器工作的原理 (1)1.4 设计无线红外防盗报警器的内容和意义 (1)2 总体方案设计 (3)2.1 方案比较 (3)2.2 方案论证 (4)2.3 方案选择 (4)3 单元模块设计 (5)3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (5)3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (13)3.3 特殊器件的介绍 (15)3.4 各单元模块的联接 (21)4 软件设计 (23)4.1 软件设计原理及设计所用工具 (23)4.2 软件结构图 (23)5 系统调试 (27)5.1硬件调试 (27)5.2 系统综合调试 (28)5.3 软件调试 (28)6 系统功能和指标参数 (29)6.1 系统功能的实现 (29)6.2 指标参数 (29)7 结论 (30)8 总结与体会 (31)9 参考文献 (32)附录1：发射部分原理图 (33)附录2：接收部分原理图 (34)附录3：发射部分PCB图 (35)附录4：程序源代码 (36)附录5：实物图 (40)1 前言1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况红外防盗报警器的发展主要是基于传感器之下，所以首先要谈谈红外传感器的发展状况。
而传感器技术是21世纪人们在高科技发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将有传感器技术视为现代高新技术发展的关键。
从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点，而在中国传感器的发展也取得了飞速的发展。
从而基于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展。
热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器，他能检测人或某些动物发射的红外线并转化成电信号输出。
近几年来，伴随这集成电路技术的飞速发展，以及该传感器的特性的深入研究，相关的专用集成电路的处理技术也迅速发展。
PMDS-Fx 应变传感器片上系统数据手册说明书
PMDS-Fx应变传感器片上系统数据手册版本：v3,00.211027目录1.概览 (3)2.特性 (4)3.应用 (5)4.订货信息 (6)5.引脚定义 (7)6.引脚描述 (8)7.极限参数 (9)8.电气参数 (10)9.设计与应用 (11)9.1参考电路 (11)9.2结构设计 (12)9.3数字输出 (15)9.4基准稳定性 (17)9.5线性度 (18)9.6 内置电容测量 (23)9.7 内置温度测量 (23)10.其它信息 (25)10.1传感器的布板 (25)10.2传感器的操作 (25)10.3焊接建议 (25)10.4封装信息 (28)10.5丝印编码 (30)10.6编带包装 (31)11.RoHS兼容性 (33)12.版权申明与版本信息 (34)12.1版权申明 (34)12.2版本信息 (34)1. 概览PMDS-Fx是业界首颗固态应变（融合）传感器片上系统，基于创新的测量原理与独特的生产工艺，提供高性能、低功耗、高可靠、低成本的应变及电容测量方案，满足用户快速上手、即时面市的需求。
PMDS-Fx应变传感器片上系统内置Prime Sense Limited（以下简称Prime）独特的专利算法，可以精确感测作用在任何一种材料表面上的应力行为（acting force，亦可被称作微形变：micro deformation）。
同时，内置算法已在全温度和全电压范围内进行补偿，用户无需执行任何额外的补偿操作。
PMDS-Fx应变传感器片上系统的创新测量原理，保证其不会对温湿度变化、无线电波或电磁干扰等敏感。
此外，该测量原理及其架构设计还能够提供极高的系统柔性，用户可以在采样频率与功耗之间进行权衡，通过简单的配置实现最适宜的功能与性能。
配合其内置的专利算法，PMDS-Fx可以通过IIC接口提供数字化的应力值输出，用户只需在主控芯片中设置合适的应力阈值，即可简洁、快速的实现压感触控功能；当然，用户同样可以基于高精细的应力值输出，来实现更加丰富、独特的系统功能，比如作用力、扭矩等的快速测量，而不仅仅是将其用作按键行为的判别。
基于FPGA的CMOS摄像驱动设计
..目录第1章绪论31.1 FPGA国内外现状及发展趋势 (3)1.2 FPGA的原理以及与单片机相比的优点 (4)1.3 FPGA作为RAM (5)第2章系统方案 (6)2.1 FPGA开发环境 (6)2.2 图像采集 (6)2.2.1 图像传感器 (7)2.2.3 图像采集系统 (7)2.3 数据接口设计 (8)第3章系统硬件设计 (9)3.1 图像传感器 (9)3.1.1 CCD与CMOS (9)3.1.2 CCD/CMOS工作原理 (11)3.1.3 CMOS集成电路特点 (12)3.1.4 通过SCCB 总线设置OV7670 的帧频 (14)3.1.5 图像数据的采集 (15)3.2 OV7670 (16)3.3 OV7670与FPGA的接口电路 (17)3.4 SCCB总线 (18)3.5 SRAM与FPGA的接口电路 (19)第4章系统软件设计 (21)4.1 现场可编程门阵列器件 (21)4.2 CMOS寄存器配置时序的VHDL描述 (21)4.3 系统软件 (21)4.3.1 初始化 (21)4.3.2 接收数据 (22)第1章绪论视频图像采集是视频信号处理系统的前端部分，正在向高速、高分辨率、高集成化、高可靠性方向发展。
图像采集系统在当今工业、军事、医学各个领域都有着极其广泛的应用，如使用在远程监控、安防、远程抄表、可视电话、工业控制、图像模式识别、医疗器械等各个领域都有着广泛的应用。
本文介绍了一种基于FPGA的图像采集系统，用户可以根据需要对FPGA 内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,以实现系统的重构；而且采用这种设计方案,便于及时地发现设计中的错误,能够有效地缩短研发时间，提高工作效率。
1.1FPGA国内外现状及发展趋势经过70年的不断发展,FPGA已由当初的1200门发展成为今天的百万门级。
通过不断更新优化产品架构和生产工艺,实现了更多的逻辑单元、更高的性能、更低的单位成本和功耗。
基于Nios Ⅱ的机车速度信号处理片上系统设计
速 度 信 号 是 电力 机 车 运 行 中的 重 要 参 数 之 一 ， 构 成 是
电力 机车 闭环 调 速 系统 必 不 可少 的 反 馈 参 量 ， 车 双 闭 环 机
机 车 速 度 传 感 器 脉 冲 信 号 频 率 的 等 精 度 测 量 ， 合 处 理 综
后 得 到 机 车 速 度 ， 此 基 础 上 实 现 了 机 车 的 防 滑 、 空 转 在 防
：
：
ｆ ） １
式 中 ： —— 机 车速 度 信 号 ；
Ｄ— — 车 轮 直 径 ；
在 目前 的机 车 速 度 信 号 采 集 系 统 中 ， 常 的作 法 是 将 通 速 度 传 感 器 输 出 的 脉 冲 信 号 进 行 Ｆ Ｖ（ 率 一 压 ） ／ 频 电 变
换 ［ ， 后 通 过 ＡＤＣ， 经 过 相 应 的 转 换 得 到 机 车 速 度 。 １然 ］ 并
时 性好 。
在本 系统中， 速度信号的调理分为 ３ 个部分 ： 滤波、 光电
隔离 、 波形 整形 及 电平 变换 。其 实 现原 理 图如 图 ２ 示 。 所
在 图 ２电路 中 ， 电容 Ｃ １用于滤 掉转 速信号 中的毛刺
及 干 扰 ， 电隔 离 后 ， Ｓ ７ Ｌ １ ４进 行 整 形 ， 换 成 光 由 Ｎ ４ ＶＣ Ｇ１ 转 ３ ３Ｖ 电平 信 号 后 送 Ｆ Ｇ 处 理 。 ． Ｐ Ａ
卜
速度传感器输 出信号频率 ；
Ｎ— — 轮 对 转 一 圈 速 度 传 感 器 感 应 出 的 脉 冲个 数 （ 于 Ｔ Ｚ ５型 光 电传 感 器 ， 对 Ｑ １ Ｎ一 ２ ０ 。 ０ ） 实 际运 行 时 ， 度 传 感 器 送 出来 的 脉 冲信 号 ， 很 多 速 有 毛 刺 ， 缘 抖 动 较 大 ， 时 脉 冲 幅 度 与 ３ ３Ｖ 电 平 的 Ｆ — 边 同 ． Ｐ Ｇ 器件不兼容 ， Ａ 因此 须 先 对 信 号 进 行 滤 波 、 形 、 平 变 整 电
家庭自动化系统设计(3)-利用片上系统技术实现
家庭自动化系统设计(3):利用片上系统技术实现第2 部分中，我们介绍了基于星形拓扑结构的家庭自动化系统的架构。
在第3 部分，我们将展示如何利用片上系统技术设计基本的家庭自动化系统。
SoC 架构能将系统的大部分功能集成到单个芯片中，以缩短上市进程和减少材料清单成本。
由于这种集成方法将实现方案隐藏在芯片中，因此对系统进行反向工程的难度加大。
除了加速设计外，SoC 还可提供几种有助于OEM 厂商在嵌入式市场中取得成功的业务优势：1.更低的成本：集成组件的总成本显著高于单个SoC 的成本。
2.更快的上市进程：考虑到设计人员能利用更少的外部组件实现更小的系统，因此SoC 能缩短产品上市所需的时间。
3.简化的系统可变性：SoC 具有不同的接口和功能，因此可基于相同SoC 设计多个家庭自动化系统。
这样更利于在系统中使用SoC 并保持架构不变，使设计工作更趋近于即插即用方式。
使用单个器件能减少组件数量，从而实现更小型的解决方案。
SoC 提供不同级别的集成度。
例如，赛普拉斯的PSoC 系列MCU 集成了家庭自动化系统所需的大部分组件，只需外部传感器和有限数量的无源组件即可。
此外，PSoC 架构内的通用数字模块(UDB)提供可编程硬件逻辑，使设计人员能够在可编程逻辑模块(PLD)中集成定制数字逻辑，以实现更高的集成度。
系统要求：1.采样多个传感器的ADC2.连接各种外设的SPI 通信接口3.连接RTC 的I2C 通信接口4.十六进制键盘接口5.面向红外遥控器的IrDA 接口6.用于驱动驱动器电路的输出引脚系统级设计为协助用户采用SoC 架构进行开发，芯片制造商提供了专用工具。
这些工具有助于管理通信任务和通过SoC 的数据流，便于建立可靠的固件并配置可编程逻辑资源。
例如，赛普拉斯的PSoC Creator 提供图形化设计界面，允许开发人员快速使用经过预先验证的生产就绪型组件，且组件具有简化的配置和易于使用的API 等。
基于电阻应变片的称重传感器设计 -毕业设计
基于电阻应变片的称重传感器设计 -毕业设计毕业设计说明书基于电阻应变片的称重传感器设计班姓学专指导教师：2014年 6 月基于电阻应变片的称重传感器设计摘要随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置。
目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。
电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。
应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。
关键词：称重传感器，弹性体，电阻应变片1 绪论1．1 课题研究的背景现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理技术，也就是传感技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”、“大脑”。
如果没有“感官”感受信息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高反应速度的控制系统。
可见传感器技术是一种和其他多种现代科学技术密切相关的尖端技术。
应变式力传感器用作静态、动态条件下测力或称重，在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已大量应用。
随着技术进步以及用现代电子信息技术改造传统产业的深入，其需求量日趋增加。
传感器是测量装置和控制系统的首要环节。
如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么，无论是信号转换或信息处理，或者最佳数据的显示和控制，都将成为一句空话。
基于电阻应变片的称重传感器设计
本科生课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 基于电阻应变片的称重传感器设计初始条件：要求完成的主要任务:时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.绪论 (1)1.1概述 (1)1.2设计任务分析 (1)2.方案选择与分析 (2)2.1方案选择 (2)2.1.1总体方案设计 (2)2.1.2硬件的方案设计与论证 (2)2.2弹性元件的设计 (4)2.2.1弹性元件选择 (4)2.2.2双孔梁受力分析及尺寸设计 (6)2.3电阻应变片的设计 (7)2.3.1应变片的结构选择 (7)2.3.2应变片的材料选择 (7)2.4原理简述 (9)3.检测电路设计 (11)3.1电桥电路 (11)3.2电源电路的设计 (12)3.3前级放大电路 (12)3.4检波滤波电路 (13)3.5显示电路设计 (14)4.传感器的封装与装配 (16)5.误差源分析及处理 (16)6.传感器的标定 (17)7.体会心得 (17)参考文献 (18)附录1：元器件清单 (19)附录2：参考程序 (20)附录3：零件图 (23)附录4：装配图 (24)附录5：电路图 (24)附录5：电路图 (25)1.绪论1.1概述传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门综合技术学科，是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。
现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。
同时我们也看到，传感器在日常生活中的运用越来越广泛，可以说它已成为了测试测量不可或缺的环节。
因此，学习、研究并在实践中不断运用传感器技术是具有重大意义的。
随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
而且随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。
智能传感器SOC设计方法
1、引言智能传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代传感器技术，是涉及微机械和微电子技术、计算机技术、网络与通信技术、信号处理技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术、信息融合技术、小波变换理论、遗传理论、模糊理论等多种学科的综合技术。
智能传感器中智能功能如：数字信号输出、信息存储与记忆、逻辑判断、决策、自检、自校、自补偿都是以微处理器为基础的。
基于微处理器的传感器从简单的数字化与信息处理已发展到了目前具有网络通信功能、神经网络、模糊理论、遗传理论、小波变换理论、多传感器信息融合等新理论新技术逐步完善的现代智能传感器。
其微处理器硬件也经历了从单CPU结构到多CPU甚至DSP、ASIC与MCU相混合的结构。
然而微处理器在可靠性、功耗、功能复用等多方面存在着与生俱来的一些不可克服的缺点与不足，阻碍了智能传感器的进一步发展。
由系统IC向SOC(System on ChIP)转变已成为历史发展的必然趋势。
SOC用硬件实现了以往软件实现的功能。
与一般MCU 相比，它具有可靠性高、价格低、速度快、体积小、功能复用、保密性好等一系列优点。
传统的S OC设计是以超深亚微米IC设计技术为基础的，具有集成电路ASIC设计的复杂程度。
随着SOC平台和EDA 技术发展以及IP新经济模式的推动，在SOC应用设计上越来越多的从传统的硅片设计转到利用大规模可编程的FPGA 芯片设计。
基于FPGA 的SOC设计其开发周期短、开发工具及语言标准化、设计和器件无关等特点，使得它与使用单片机一样容易。
大量的FPGA 成功应用的报道都是在图像处理、电力系统等领域。
在传感器智能化领域上的应用仍处于开发研究阶段。
传感器方面的少量应用也仅限于用它作为一个或几个独立功能模块，如：通信模块、自补偿模块等都不具有系统的作用与功能，不能真正地成为片上系统(SOC)。
本文将提出集采集系统、补偿校正、数据处理、数据通信、任务调度、人机界面、IP功能复用等功能模块于一体的智能传感器SOC/IP设计及基于FPGA与ARM7微处理器芯片的实现方法。
图像传感器图像采集系统的研究与设计
高帧频图像采集是研究高速瞬态现象发生机理和运动规律的一种直观地测试技术和手段。以某型号炸点坐标测量经纬仪为应用背景,设计了一种高帧频图像采集系统。
论文介绍了高帧频CMOS图像采集系统的发展现状,根据功能需求把整个采集系统设计划分为成像器设计、图像采集卡设计和软件设计三个部分。
本文链接:/Thesis_Y1436652.aspx
授权使用:北京联合大学师范学院(bjlhdxsfxy),授权号:5a3b980e-48bf-4e6a-a9bd-9e93010b2675
下载时间:2011年2月23日
3.学位论文张书迁高性能CMOS图像传感器控制系统及关键技术研究2007
随着技术的不断更新,CMOS图像传感器在噪声消除、暗电流消减以及光敏性增强等方面都有了长足的进步,它代表了图像采集领域中最先进的成像技术,具有极其广泛的应用前景。实现CMOS图像传感器内核、控制系统和图像信号处理器的单片集成,以获得更小的芯片面积、更高的稳定性和更低的功耗,是CMOS图像传感器发展的一个重要方向。本文以CMOS图像传感器为基础,主要对稳定、高效的控制系统和完善的图像信号处理功能进行研究、设计和验证,为进一步开展单片传感系统的研究提供了良好的基础。具体研究成果有:
5.期刊论文江川贵.廖启征.魏世民.JIANG Chuan-gui.LIAO Qi-zhen.WEI Shi-Min基于CMOS图像传感器的USB接口图
像采集系统设计-仪表技术2005(3)
介绍以CPLD控制为核心的CMOS图像采集系统,系统选用彩色图像传感器OV7620,并通过USB接口以类似DMA方式进行快速的图像传输.最后给出了单片机固件程序和设备驱动程序的实现方法.
面向无线传感器网络应用的定位检测片上系统
电话 ：８ ０ ２ —８ ８ ０ —８ ０ ６ ２
ｈｔｐ ｔ ，， ．ｉ ｃ ｍ ｔ ．ｏ
支持最新版蓝牙技术规范的蓝牙芯片
Ｂ ｕ Ｃ ｒ６完 全 支 持 最 ｌｅ ｏｅ
的最 大 允许 功 率 损耗 标 为增 强语音编 码的方法 ，由于其速 率只 准 值 整 体提 高 了 ｌｌ 有 Ｃ Ｄ的一半 却可执 行完全相 同的功 Ｂ ｄ ＶＳ （ Ｔｘ输 入功率 ＋ ｄ ４ Ｂｍ ， 能 （ ＡＤＰＣ 扫描 速 率为 ３ Ｋｂ ｓ Ｍ ２ ／ ，而 Ｒｘ输入 功率 －７ Ｂｍ） ｄ 。 Ｃ Ｄ为 ６ Ｋｂ ｓ ，使 手机的蓝 牙功耗 ＶＳ ４ ／）
Ｔｅ ａ Ｉ ｓ ｒ ｍｅ ｓ ｘ ｓ ｎ ｔ ｕ ｎｔ
ＣＣ ４ ｌ ２ ３ 建立在针对低功耗 ＲＦ应用 Ｐ Ａ、手 机等 。相 比干集 中型的定位系 Ｄ 的 Ｓ Ｃ解决 方案 ＣＣ ４ ０ ｏ ２ ３ 的基础之上 ， 结 统 ，Ｒ Ｓ 功能 降低 了网络流 量与通信延 ＳＩ 合 了ＣＣ ４ ０ＲＦ ２ ２ 收发器 内核的 出色性能 迟 ， 在典 型应 用中可实现 ３ ｍ的精度 。 ～５
根据 应用 的不同 ， ＤＭ３ ５ ５ 在高 该 处 理 器 可 提 供 ２１６Ｍ 或 的两 倍 。 Ｈ Ｚ
（ Ｃ 、ＡＲＭ９ ６ Ｊ ＭＪ Ｐ） ２ Ｅ －Ｓ内核以及多种 ２ ０ ７ ＭＨｚ 的时钟速 率 ，因而能够 实现可 清 ＭＰＥＧ一４编码 过 程 中的功 耗 约为 ０ ｍＷ ，而待机功 耗仅 为 ｌ ｍＷ 。 外 设组成 ， 针对数 码相机 、Ｐ 像机 、 Ｉ摄 数 扩 展的产 品系列 。通过 集成视频 ／影像 ４ ０ 码 相框以及婴 儿视频监护 器等应用 。其 协 处 理 器 ，针 对 高 清视 频 精 心 优 化的 ５ ０美元 ，同时还实现 配 套开发 工具 ＤＭ３ ５数字视频 评估板 ＤＭ３ ５降至 不足 １ ５ （ Ｖ ＶＭ） Ｄ Ｅ 将有助干 开发人 员快速而轻 松 极 低 功 耗 ，并 获 得 极 高 性 能 。 采 用
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1 引言
随着网络时代的到来和信息化要求的不断提高，特别是Internet的不断普及和Intranet在企业中日益增多，为此，将计算机网络技术和智能传感器技术相结合就有必要和可能。智能传感器网络概念由此而产生。智能传感器网络化技术致力于研究智能传感器的网络通信功能，将传感器技术，通信技术和计算机技术融合，实现信息的采集、传输和处理真正统一和协同。本文研制了一种基于片上系统芯片的传感器模块软硬件设计。
2 传感器模块硬件系统结构
传感器模块(STIM)原理框图，主要包括：变送器阵列模块、信号调理模块、多通道数据采集模块、TEDS模块及TII智能接口等部分。为了增强系统的集成度，设计采用了集成式的片上数据采集系统ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812ADUC812A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