浅谈智能传感器的设计智能传感器综合设计

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电子自动化产业的急速进展与进步促使智能传感器技术日趋进展，国内外一些企业已经大力开展有关集成智能传感器的研制，并取得了令人瞩目的进展。本文针对智能传感器的进展与设计举行了探讨。

智能传感器；进展；设计；自动化

智能传感器系统是一门现代综合技术，是当今世界正在急速进展的高新技术，所以我们理应掌管只能传感器的设计，从而推动我国自动化的进展。

1智能传感器的进展

1.1朝着高精度方向进展

随着自动化生产模式的再扩大，对智能传感器的技术水平要求也在不断提高,高精度的智能传感器是生产自动化的稳当性的有效保障，研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型智能传感器是其未来进展的不然趋势。

1.2朝着高稳当性、宽温度范围方向进展

由于智能传感器的稳当性对电子设备的抗干扰等性能具有直接的影响，我们需要研究察觉新的材料，利用新型材料研制根本传感器。根本传感器是智能传感器的根基,它的制作及其性能对整个智能传感器影响甚大。除硅材料具有优良的物理特性,能够便当地制成各种集成传感器。此外还有功能陶瓷、石英、记忆合金等都是制作传感器的优质材料。用来研制高稳当性、宽温度范围的智能传感器，来抗争电磁对它的干扰。

1.3朝着微型化方向进展

当下，各种操纵仪器设备在功能越来越强的同时，还要求体积的微型化，智能传感器当然也不是一个例外。这就要求进展新的材料及微细的加工技术。近年来，微加工技术日趋成熟，可以加工高性能的微布局传感器、ASIC制作技术,也可用于制造智能传感器。来研制出体积分外小、互换性稳当性都较好的智能传感器。

1.4朝着微功耗及无源化方向进展

智能传感器是利用非电量向电量转化的原理制成的，电源是其正常工作的必备品，一旦是在野外现场或远离电网的工作环境，电池供电或太阳能供电将成为智能传感器应用的电源，既可以节省能源又可以提高系统寿命的智能传感器是现在所急需的，这也就抉择了研制微功耗的传感器及无源传感器将是智能传感器必然的进展方向。

1.5朝着智能化数字化方向进展

由于我国自动化技术的进步，智能传感器的功能已不再受传统的功能的束缚,对智能传感器的要求即输出的不再仅仅是单一的模拟信号，而是经过微电脑处理好后的数字信号，这些数字信号有的附带确定的操纵功能，这也是智能传感器进展的趋势。

1.6朝着网络化方向进展

近几年来，网络的作用和优势已经逐步凸显出来，智能传感器的网络化也占有越来越重要的位置。网络化的智能传感器将不仅会促进我国电子科技的不断进展与进步，更能把智能传感器在全球范围内举行普及。

2智能传感器的设计

针对智能传感器的小型化、智能化、网络化的进展趋势，我们理应设计一种多功能集成的智能传感器。智能传感器的实现是在传感器、计算机、信号处理、网络操纵等技术的根基上进展起来的,它综合了上述这些技术,并随这些技术的进展而进展。在智能传感器的设计上,首先要考虑与外界环境相关的一些物理量信号,这些物理量信号通过敏感元器件转化为模拟信号,对这些模拟信号的检测要求得志实时性和切实性的要求。

在智能传感器的设计中应采用高精度的数据采集芯片。它的功能是以对比低的本金获得极高的辨识率，芯片上集成有多路开关、可编程增益放大器、增益及零点校正等,可以直接处理传感器输出的微弱信号,这样不但简化了设计,而且在提高系统性能的同时降低了本金。

2.1系统布局及组成

只能传感器系统由以下3片面组成：传感模块、信号处理模块和通讯模块。

2.1.1传感模块

传感模块将各种物理量转换为电量，主要由概括的传感单元来实现，如温湿度传感单元、光敏传感单元及气敏传感单元等，其输出包括模拟量、数字量、开关量等。它需要对信号举行检测，这主要是通过对MAX1400的编程来实现的。MAX1400内部各片面电路的工作状态由一组内部寄放器操纵。这些内部寄放器包括8个可单独寻址的寄放器。其中通信寄放器主要操纵对内部寄放器的访问；两个全局设置寄放器主要用来选择模拟输入通道、设置调制频率、数字抽取滤波器抽取因子、数字滤波器频率响应和其他工作状态；特殊功能寄放器用于操纵整个器件；3个传输函数寄放器分别用来设置对应于3个模拟输入通道的PGA增益和DAC偏移量；数据寄放器用于保存转换结果。

2.1.2信号处理模块

信号处理模块以微处理器为核心，主要完成A\D转换、数字信号处理和数据输出调度。从智能传感器高稳当性、低功耗、微体积等特点来考虑，选用Winbond公司的W78E58单片机，该型号的单片机性价比高、速度快、程序空间大，能很好地得志设计要求。信号处理单元包含微处理芯片和存储器。一方面用来存储传感器的物理特征:偏移、灵敏度、校准参数,甚至传感器的厂家信息，另一方面微处理器需要根据实际的需要对传感器的输入举行处理和变换,用来实现数据的处理和补偿,以及输出校准。网络接口实现智能传感器之间以及它们与检测操纵设备之间的互连,设计中务必保证网络中全体的节点能够得志共同的协议,实现即插即用功能,它是对网络中的每个设备最根本的要求。

2.1.3通讯模块

通讯模块用来实现本地数据的远程传送及接收远程操纵命令等。工业应用中采用的网络形式有多种，现在一般都采用各种现场总线等，我们可以在PC机上广泛使用的TCP\IP协议，这是由于TCP\IP协议已经成为计算机网络通信中的事实标准协议,它具有开放性、低本金、高速度、高稳当性等特点,而且连网便当,有众多的应用和开发软件。实现网络接口的方式一般有两种:软件方式和硬件方式。软件方式是开发者将所采用的协议模式嵌入到特定的芯片中，这种方式的优点是本金低，但实施起来具有确定的困难；硬件方式是直接使用已经嵌入了协议的芯片，使用这些芯片操作简朴、使用便当，但它所需要的本金太高，利用这些芯片组网动辄几千元。综合考虑实现的便当性及设备的本金问题,这里采用的是软硬件结合的方式，就是把协议写入到单片机中，用单片机驱动8029芯片的网卡来实现网络接口。

2.2智能传感器软硬件布局的设计

硬件布局的设计：智能传感器的硬件布局理应包含网络化接口,这样便于与远程Internet举行通讯的实现，繁杂可编程规律器件用于举行单片机与网络芯片8029之间的规律转换，AM作为收发网络数据缓冲区，EEPROM用于存放断电需保存的数据,如本机IP地址、网关IP地址等,这些设置都是智能传感器的硬件布局设计中所务必的设备。

软件布局的设计：只能传感器软件设计中的网络接口的实现，采取的是软硬件结合的形式，微处理器2是整个软件设计的核心。一方面,它要处理传统传感器片面传过来的数据；另一方面,它要根据IP地址和端口把待发送的数据压缩成能直接在Internet传输的数据包送给网络芯片8029发送,又要根据8029芯片的规律时序,对8029举行操纵,