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多功能组合传感器及其应用系统的研制

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第一章 绪论

1.1 传感器的发展、国外研究现状及发展趋势

1.2 数字处理技术

1.3 传感器技术与数字处理技术的结合

1.4 本文研究的主要内容和创新

1.5 本章小结

第二章 传感器前端处理单元的设计

2.1 传感器基础

2.2 温度传感器的工作原理和信号处理电路的设计

2.3 湿度传感器的工作原理和信号处理电路的设计

2.4 氧气传感器的工作原理和信号处理电路的设计

2.5 多功能组合传感器特性测试

2.6 本章小结

第三章 多功能组合传感器应用系统硬件电路设计

3.1 多功能组合传感器应用系统的总体结构设计

3.2 微控制器模块

3.3 AD转换电路的设计

3.4 存储电路的设计

3.5 显示电路的设计

3.6 通信模块的设计

3.7 电源模块

3.8 系统的抗干扰设计

3.9 本章小结

第四章 多功能组合传感器应用系统软件部分的设计

4.1 系统的软件框架

4.2 初始化模块

4.3 数据采集模块

4.4 数据处理模块

4.5 LCD显示模块

4.6 CAN通信模块

4.7 本章小结

第五章 多功能组合传感器应用系统的调试与分析

5.1 多功能组合传感器应用系统测量功能的实验方案

5.2 应用系统通讯功能的实验方案

5.3 多功能组合传感器应用系统的性能指标

第六章 结论与展望

6.1 全文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录一:单片机部分程序清单

附录二:前端处理单元电路原理图

附录三:前端处理单元PCB版图

附录四:多功能组合传感器应用系统电路原理图

附录五:多功能组合传感器应用系统PCB版图

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摘要

多功能组合传感器是当今传感器发展的一个方向,它具有功能多、体积小、性价比高等特点。随着科学技术的飞速发展,依靠单传感器提供的信息已经无法满足实际需要,因此必须运用多功能组合传感器对环境信息进行检测。
  本文通过对温度传感器、湿度传感器以及氧气浓度传感器敏感特性的测试及分析,设计并制作了多功能组合传感器的信号处理电路。该电路将温度、湿度以及氧气浓度传感器随环境的变化量放大为统一的电压信号,并随着待测量做线性的变化。最后测试并分析了同时检测温度、湿度以及氧气浓度的多功能组合传感器的敏感特性。
  以多功能组合传感器为基础,设计了多功能组合传感器的应用系统。该应用系统在结构上主要包括现场数据采集、单片机、数据显示以及CAN总线协议转换等单元。多功能组合传感器数据经A/D转换送单片机处理,并实时显示。同时对采集数据进行CAN协议格式转换,经CAN驱动送到CAN总线上传输。CAN网络上其他节点可以接收本节点发出的数据,同时本节点也可以接受其它节点送来的数据,即在CAN网络上实现多主传送方式。
  为了减小体积,提高运行的稳定性和可靠性,本系统在电路设计、器件类型、制版方面都做了精心的考虑,如采用“看门狗”对系统运行监控,软件上采用了
  数字滤波等方法。系统软件用C编写,采用模块化结构,在减小软件体积,提高代码效率和运行可靠性方面都有了保证。
  本文研制的多功能组合传感器及其应用系统可以广泛应用于环境检测、医疗、食品、纺织等领域。

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