基于DSP湿度传感器测试系统(毕业论文).doc

本科毕业论文（设计）题　　目　基于DSP技术的湿度传感器测试系统的设计及固件开发学生姓名　 杨 荣 辉　　　　专业名称　 电气工程及其自动化　　 指导教师　 　　　　 2009 年　05　月　09　日基于DSP湿度传感器测试系统硬件设计及固件开发 电气工程及其自动化05级电器一班 杨荣辉 20058601026摘要 湿度是我们日常生活中经常接触的物理量，湿度的检测需要采用湿度传感器来进行在我国，各行各业对湿度传感器的需求量很大，但是测试的低效率限制了产量的进一步提高因此如何解决传感器的自动批量测试问题成为制约生产效率提高的主要因素 本文介绍了电容式湿度传感器复数电压法测量原理，建立了基于D S P 技术的湿度传感器复数电压法测量模型，并将此模型应用于电路设计，简化了电路，减少了误差环节，为实现高精度快速测量提供了理论依据 本文设计了湿度传感器的测试系统，使用T MS320LF2407A作为主器件对硬件电路设计;利用高速SPI 接口的D/ A芯片MAX5722产生正弦波:利用US B接口芯片PDI USBDI2 进行高速U S B总线传输;利用数字电子开关CD4051 进行多路通道选择设计，增强了系统的灵活性、适应性与扩展性。

本系统实现了3 2 路电容式湿度传感器的性能参数电容值( 0和品质因数值( Q ) 的高精度、高速测量，在对30-100pF 的电容性元件进行测量时，其用误差为0 . 2 %该系统的实现解决了湿度传感器生产过程中检测误差大和速度慢的问题，也为组建其它类似的检测系统提供了可以借鉴的方法和系统构架 关键词 :DS P ; US B总线; 湿度传感器; 复数电压DSP-based humidity sensor technology, test system Hardware design and firmware developmentAbstractHumidity is often in our everyday life of the physical contact, moisture and humidity detection require the use of mass Sensilla to. In our country, all walks of life to the humidity sensor in great demand, but the testing of low Limits the production efficiency further improved. So how to solve the sensor problem as automatic volume testConstraints to enhance production efficiency as the main factor. In this paper, capacitive humidity sensor plural voltage measurement principle, based on DSP technology Plural operation voltage of the humidity sensor measurement model, and this model is applied to circuit design, simplifying the Circuit to reduce the error link in order to achieve rapid high-precision measurement provides a theoretical basis. In this paper, the design of the humidity sensor test system, the use of T MS320LF2407A as the master device on the hardware circuit design; the use of high-speed SPI interface of the D /A chip MAX5722 have a sine wave: the use of US B interface chip PDIUSB DI 2 high-speed USB bus transmission; the use of digital electronic switching CD 4051 for the design of multi-channel selection to enhance the system's flexibility, adaptability and scalability. The system achieved a 3 2 Road, capacitive humidity sensor capacitance value of the performance parameters (0 and quality factor Value (Q) high-precision, high-speed measurement, in the 30 - 100 p F of the capacitive components measured, the quoted error of 0.2 percent. Of the system to solve the humidity sensor to achieve the production process and the error detection The problem of slow, but also the formation of other similar detection systems can learn from the methods and systems Framework. Key words: DSP; USB-bus; humidity sensor; plural voltage目 录一 绪论…………………………………………………………………………61.1课题背景……………………………………………………………61.2湿度测量在生产生活中的应用及意义……………………………61.3课题相关领域发展现状……………………………………………71.3.1 湿度传感器及敏感元件发展现状………………………………71.3.2数据采集及传感器测试技术现状………………………………81.3.3 DS P技术的应用状况…………………………………………91.3.4 通讯技术方式…………………………………………………9二 湿度传感器………………………………………………………………102.1 伸缩式湿度传感器…………………………………………………102.2 蒸发式湿度传感器…………………………………………………112.3 露点传感器…………………………………………………………112.4电子式湿度传感器…………………………………………………122.4.1电阻式湿度传感器………………………………………………132.4.2电容式湿度传感器………………………………………………132.4.3热敏电阻式绝对湿度传感器……………………………………172.5其它类湿度传感器…………………………………………………172.5.1电磁波湿度传感器………………………………………………182.5.2吸收式湿度传感器………………………………………………182.6小结…………………………………………………………………18三方案设计及测量原理………………………………………………………183.1引言…………………………………………………………………183.2 湿度传感器测量原理………………………………………………193.2.1 电容式湿度传感器的等效形式及单元测量电路………………193.2.2电容式湿度传感器复数电压法测量电路………………………203.2.3复数电压法电容式湿度传感器性能测试数学模型的建立……203.2.4 基于DS P技术的复数电压法测试数学模型的应用…………243.3 硬件模块的实现方案………………………………………………253.4 通讯方式方案选择…………………………………………………263.5 总体方案设计………………………………………………………27四 湿度源设计………………………………………………………………284.1湿度的产生…………………………………………………………284.2湿度标准……………………………………………………………294.3湿度源设计…………………………………………………………314.4 保证湿度源精度的必要措施………………………………………33五 硬件电路设计及编程……………………………………………………345.1 硬件电路设计………………………………………………………345.1.1 TMS320LF2407A主板设计………………………………………355.1.2 正弦波产生电路的设计…………………………………………385.1.3串行通讯口设计…………………………………………………325.1.4电子开关设计……………………………………………………425.2固件编程……………………………………………………………43六 误差分析及结果…………………………………………………………486.1 硬件电路误差分析…………………………………………………486.2 结果及分析…………………………………………………………50七 后言………………………………………………………………………51参考文献……………………………………………………………………52致谢…………………………………………………………………………53一 绪论1.1 课题背景现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通讯技术、计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“ 感官” 、“ 神经”和“ 大脑”。

传感器技术是信息社会的重要技术基础，传感器的数量、质量直接决定了信息技术系统的功能和质量传感器作为捕捉信息的器件，在高度信息化社会的科学技术发展中占有重要的地位 传感器发展的总趋势是集成化、多功能化、智能化和系统化传感器领域的主要技术正在现有基础上延伸和提高，加速新一代传感器的开发和产业化微电子技术，大规模集成电路技术、计算机技术，光电子技术，超导电子等新技术的发展，均为加速研制新一代传感器提供了发展的条件 当今世纪是人类全面进入信息电子化的时代，随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们需要获得的电子信息种类日益增加，需要信息传递的速度加快，信息处理能力增强，因此要求与此相对应的信息采集技术一传感技术必须跟上信息化发展的需要它是人类探知自然界信息的触觉，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据作为现代信息技术的三大核心技术之一的传感技术，将是当今世界各国在高新技术发展方面争夺的一 个重要领域 传感器是流程自动控制系统和信息系统的关键基础之器件，其技术水平直接影响到自动化系统和信息系统的水平，自 动化技术水平越高，对传。