论文总字数：18333字

摘 要

我们生活在数字化不断发展的年代，传统的指针式仪表逐渐取代数字化检测仪表，后者具有较高的测量精度、结果直观、操作方便等特点。数字化检测仪表的检测大多基于传感器，压阻式传感器是其中一种重要类型。本文首先对压阻式传感器在如今所应用的一些领域进行了介绍。由于其应用广泛并且输出信号微弱，为了提高测试准确度并降低干扰。本文提出了一种测试系统的设计方案。系统分为6个部分：信号滤波部分、信号放大部分、模数转换部分、单片机处理部分、数码管显示部分、负电压产生部分。在硬件电路设计部分，由于传感器的输出电压只有几毫伏，这就需要设计的系统有很高的抗干扰能力。系统主要采用的芯片包括STC90C52RC主控芯片，AD623，ADC0832。文中对系统的硬件电路设计做了详细描述并且给出了芯片选择的考虑因素。在软件设计部分，将程序分为多个模块，并分别对各个模块进行说明。最后，简述了本次设计中所用到的一些应用软件。在系统设计完成后，对电源电路，最小系统，负电压产生电路，滤波电路，放大电路和显示电路的调试，实现了系统功能。

关键词：压阻式传感器 AD623 ADC0832

Piezoresistive sensor test system

Abstract

We live in the era of digital technology evolving,traditional analogue detection equipment has gradually been replaced by digital instruments, digital instruments with high accuracy, the results intuitive and easy to operate.Digital instrumentation is mostly based on the detection sensor, piezoresistive sensors are one important type.Firstly, some of the areas piezoresistive sensors used today in the rapid development of digital technology are introduced in this paper. Due to wide range of applications and piezoresistive sensor output signal appearing weak . In order to improve test accuracy and reduce interference, This paper presents a test system design, The system is divided into six parts, it can be divided into: signal filtering section, a signal amplifying section, analog-digital conversion, chip processing section, digital display section, a negative voltage generating section.In the hardware design part, due to the sensor's output voltage is only a few millivolts, which requires the design of the system has a high noise immunity. System mainly include STC90C52RC microcontroller chip, AD623, ADC0832. The text discrips the system hardware design and gives a detailed description of the chip select considerations. In software design, the program is divided into multiple modules, and each module will be described separately. Finally, briefly this design are used in a number of applications. After the system design is completed, the power supply circuit, the smallest system, the negative voltage generating circuit, a filter circuit, an amplifier circuit and display circuit debugging to achieve the system functionality.

Keywords:Piezoresistive sensor;AD623;ADC0832

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 设计方案介绍 1

第二章 硬件设计及模块功能实现 3

2.1 系统设计框图 3

2.2 硬件设计图 3

2.3 硬件设计方案 4

2.3.1 主控芯片选择 4

2.3.2 放大器芯片的选择 5

2.3.3 模数转换芯片的选择 7

2.4 硬件电路设计 9

2.4.1数码管显示电路 9

2.4.2 负电压产生电路 10

2.4.3 恒流源电路 11

2.4.4 传感器输出滤波电路 11

第三章 系统软件设计 13

3.1 系统的软件设计流程图 13

3.2 软件设计结构框图 13

3.3 系统主程序分块介绍 14

3.3.1 系统初始化函数模块 14

3.3.2 单片机运算函数模块 14

3.3.3 模数转换函数模块 16

3.3.4 数码管显示函数模块 18

3.3.5 延迟函数模块 18

第四章 设计调试过程 20

4.1 原理图绘制 20

4.2 集成开发环境 20

4.3 系统的仿真 21

4.4 整体调试 22

总结 24

参考文献 26

附录 27

致谢 30

第一章 绪论

1.1 课题背景

传感器顾名思义，能够将物理量转换成电荷的器件。压阻式传感器就是通过一些具有压阻效应的半导体材料在发生形变时其电阻发生改变而制成的器件。将半导体材料制成薄片，当薄片受到外部压力的作用时产生形变，其电阻值将会出现变化，薄片内电桥平衡遭到破坏。用作压阻式传感器最多的材料主要有硅和锗，其中用硅作为敏感材料做的硅压阻式传感器在生活中被用的越来越多[1]。在对数据有着严格要求的当下，压阻式传感器已经广泛应用于各个领域，包括：航空、航天、航海、气象 、地质、地震测量、石油化工、动力机械、生物医学工程等。压力在航空航天工业中往往是至关重要的参数，不管是对动态压力还是对静态压力的测量或者对整体压力和局部压力的测量都会有很高的精度要求，稍有差错将直接影响人们的生命财产安全。然而压阻式传感器完美的满足了这些苛刻的要求。例如在研究飞机在飞行状态下机翼周围的气压分布等。在对飞机的发动机压力的测量中，温度是个很重要的因素，在发此环境中一般需要专门设计的硅压力传感器，其工作温度达500℃以上[2]。根据美国波音公司的数据显示，其生产的波音飞机的数据测量系统中采用了精度高达0.05%的压力传感器。压阻式传感器的尺寸也在日益缩小，在尺寸较小的风洞模型试验中，为了能让压阻式传感器能够密集的分布在管道的模型中，有的传感器的直径仅为毫米级。在石油开采领域中，压阻式传感器起到了非常重要的作用，地底的压力差关系到石油工人的生命安全，稍有不慎就会引起一系列的事故。在汽车领域，压阻式传感器也能够控制汽车发动机的性能。随着压阻式传感器更加广泛的应用于工业生产，其必然还将快速发展。然而，如何能够知道某个压阻式传感器能够正常运行，装在系统中，看系统是否正常运行固然是个方法，但是有可能会对系统产生难以估计的影响，因此设计出压阻式传感器测试系统是发展的趋势，只要传感器输出的电压值能够满足设计需求，就能证明此传感器是能够正常运行的。

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