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适用于SOC式微气压测试仪的基础研究

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独创性说明

1绪论

1.1微气压测试仪概述

1.2 SOC技术概述

1.3 SOC式微气压测试仪的国内外研究现状

1.4研制SOC式微气压测试仪的现实意义与应用前景

1.5本文开展的主要工作

2 SOC式微气压测试仪的系统结构设计

2.1 SOC式微气压测试仪的组成

2.2系统研制方案设计

2.3微气压传感器的研制

2.3.1微气压传感器的工作原理

2.3.2微气压传感器的结构设计

2.4恒功率加热电路

2.4.1补偿电阻网络

2.4.2恒功率加热电路的设计

3系统硬件设计

3.1信号处理电路的设计

3.1.1仪用放大器

3.1.2信号处理电路的设计

3.2单片机的选择

3.3单片机硬件电路的设计

3.3.1MSP430单片机的JTAG接口

3.3.2 MSP430的模数转换模块ADC12

3.3.3串行通信电路

3.3.4显示电路的设计

3.4电源模块的设计

4系统软件设计

4.1系统初始化子程序

4.2按键中断子程序

4.3A/D转换子程序

4.4显示子程序

4.5串行通信子程序

4.5.1下位机串行通信子程序

4.5.2上位机串行通信子程序

5测试结果与分析

5.1实验装置

5.2测试结果与分析

5.2.1微气压测试仪的特性参数

5.2.2微气压测试仪的影响因素分析

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录A

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢

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摘要

微气压传感器广泛应用于化工、航天、食品加工、半导体加工、电子封装以及科学研究等领域.随着MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)技术和IC(Integrated Circuit)技术的飞速发展,把压力传感器及其信号处理电路集成在同一芯片上成为可能,并成为国内外的一个研究热点.本文对单片集成化的微气压传感器进行了基础研究,用分立的集成芯片组建了一个SOC(System on a Chip)式微气压测试仪.该测试仪主要由微气压传感器、单片机以及显示器组成.本文设计的微气压传感器的制作工艺与集成电路工艺兼容,结构上主要包括加热电阻、敏感元件和测试电阻等三部分.其中,加热电阻采用恒功率的加热模式,敏感元件为基于IC工艺的集成温度传感器AD590.当气压在一定范围内变化时,加热电阻通过气体传递到AD590的热量将发生变化,从而引起敏感元件温度的改变,因而可以通过测量敏感元件的温度来测量气体的压力.考虑到系统的功能要求和低功耗原则,设计了以仪用放大器INA114为核心器件的信号处理电路,并用MSP430F135单片机控制整个测量过程,完成数据的A/D转换、测量结果的显示.为了实现计算机与测试仪的实时通讯,开发了基于LabVIEW语言的串口通信程序,以便更直观、实时地显示和分析测试数据.本文采用分立集成芯片组建的微气压测试仪,实现了微气压的测试,为最终实现单片集成微气压传感器奠定了基础.

著录项

  • 作者

    王海霞;

  • 作者单位

    大连理工大学;

  • 授予单位 大连理工大学;
  • 学科 机械电子工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 唐祯安;
  • 年度 2005
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TP212.1;
  • 关键词

    气压传感器; SOC; 集成温度传感器; 恒功率;

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