【正文】 .......................................................................................... 33 參考文獻 ...................................................................................................................... 34 1 第 1 章 概述 引言 本文主要研究傳感器信息檢測數(shù)據(jù)的處理和界面軟件的設(shè)計， 根據(jù)以下的幾大要求來完成本課題， 一， windows 環(huán)境中完成本系統(tǒng)的界面程序設(shè)計；二，九位密碼的設(shè)置； 三，界面全部采用窗口畫面； 四，報警的界面上出現(xiàn)聲光報警，其對象的背景顏色改變； 五，巡回工作狀態(tài)下正常數(shù)據(jù)的接收與顯示以及報警狀態(tài)下異常數(shù)據(jù)的接收與顯示，數(shù)據(jù)的日存入程序； 六 ， 查詢工作狀 態(tài)下數(shù)據(jù)的存取功能。 本文 要求需要利用單片機來對傳感器的結(jié)果進行控制， 本文圍繞以上幾大要求來展開研究，經(jīng)過數(shù)月的潛心專研，最終得到令人滿意的結(jié)果，由于傳感器在將來的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越大，所以此次研究對于傳感器的發(fā)展有重大意義 . 傳感器 傳感器的歷史 今天，信息技術(shù)對社會發(fā)展信、科學(xué)進步起到了決定性的作用?，F(xiàn)在信息技術(shù)的基礎(chǔ)包括信息采集、信息傳輸與信息處理，而信息的采集離不開傳感器技術(shù)。所以說傳感器是 新技術(shù)革命 和 信息社會 的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的 開路先鋒 。 近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳 感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)，是 21 世紀新的經(jīng)濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(tǒng) (MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的，目前已成功應(yīng)用在硅器件上形成硅壓力傳感器 (如上述 EJX 變送器 )。 微電子機械加工技術(shù)，包括體微機械加工技術(shù)、表面微機械加工技術(shù)、 LIGA技術(shù) (X 光深層光刻、微電鑄和微復(fù)制技術(shù) )、激光微加工技術(shù)和微型封裝技術(shù)等。 MEMS 的發(fā)展，把傳感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度 [1]。傳感器的檢測儀表，在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上，內(nèi)置微處理器，或把微傳感器和微處理器及相關(guān)集成電路 (運算放大器、 A/D 或 D/A、存貯器、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路 )等封裝在一起完成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化。 (注：MEMS 技術(shù)還完成了微電動機或執(zhí)行器等產(chǎn)品，將另作文介紹 )網(wǎng)絡(luò)化方面，目前主要是指采用多種現(xiàn)場總線和以太網(wǎng) (互聯(lián)網(wǎng) )，這要按各行業(yè)的特點，選擇其中的一種或多種，近年內(nèi)最流行的有 FF、 Pro fibus、 CAN、 Lonworks、 ASInter bus、 TCP/IP 等。 除 MEMS 外 ，新型傳感器的發(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術(shù)，如新一代光纖傳感器、超導(dǎo)傳感器、焦平面陳列紅外探測器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等 [2]。 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)正在形成熱點，它形成于 20 世紀 80 年代，它不同于一般信號處理，也不同于單個或多個傳感器的監(jiān)測和測量，而是對基于多個傳感器測量結(jié)果基礎(chǔ)上的更高層次的綜合決策過程。有鑒于傳感器技術(shù)的微型化、智能化程度提高，在信息獲取基礎(chǔ)上，多種功能進一步集成以致于融合，這是必然的趨勢，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)也促進了傳感器技術(shù)的發(fā)展。 多傳感器數(shù)據(jù)融合的定義概括：把分布在不同位置的多個同類或不同類傳感器所提供的局部數(shù)據(jù)資源加以綜合，采用計算機技術(shù)對其進行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補，降低其不確實性，獲得被測對象的一致性解釋與描述，從而提高系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應(yīng)的快速性和正確性，使系統(tǒng)獲得更充分的信息 [3]。其信息融合在不同信息層次上出現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)層 (像素層 )融合、特征層融合、決策層 (證據(jù)層 )融合。由于它比單一傳感器信息有如下優(yōu)點，即容錯性、互補性、實 時性、經(jīng)濟性，所以逐步得到推廣應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域除軍事外，已適用于自動化技術(shù)、機器人、海洋監(jiān)視、地震觀測、建筑、空中交通管制、醫(yī)學(xué)診斷、遙感技術(shù)等方面。 我國傳感器產(chǎn)業(yè)要適應(yīng)技術(shù)潮流，向國內(nèi)外兩個市場相結(jié)合的國際化方向發(fā) 3 展，讓傳感器和檢測儀表抓住信息化的發(fā)展機遇。 溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。根據(jù)美國儀器學(xué)會的調(diào)查，1990 年，溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從 17 世紀初伽利略發(fā)明溫度計開始，人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的傳感器是 1821 年由德國物理學(xué) 家賽貝發(fā)明的，這就是后來的熱電偶傳感器。五十年以后，另一位德國人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、 PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。 傳感器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。人類社會 對傳感器提出的越來越高的要求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強大動力。而現(xiàn)代 科 學(xué)技術(shù)突飛猛進則提供了堅強的后盾。 新型傳感器 新型傳感器，大致應(yīng)包括： ① 采用 新原理； ② 填補傳感器空白； ③ 仿生傳感器等諸方面 [7]。它們之間是互相聯(lián)系的。傳感器的工作機理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器，一般說它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點，加之過去發(fā)展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，從而使它成為一個值得注意的發(fā)展動向。 其中利用量子力學(xué)諸效應(yīng)研制的低靈敏閾傳感器，用來檢測微弱的信號，是發(fā)展新動向之一。 新型傳感器的開發(fā)這是發(fā)展高性能、高功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。制作此類傳感器是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)和定律。新型傳感器層出不窮，如利用量子力學(xué)諸效應(yīng)研制的高靈敏閥傳感器，響應(yīng)速度極快的紅外傳感器，光纖傳感器等。高靈敏閥傳感器可用來檢測極微弱的信號，紅外傳感器是利用光子滯后效應(yīng)制作的，有響應(yīng)速度極快的優(yōu)點 智能 傳感器 傳感器集成化包括兩種定義，一是同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個傳感元件用集成 工藝在同一平面上排列起來，排成 1 維的 為 線性傳感器，CCD 圖象傳感器就屬于這種情況 [6]。集成化的另一個定義是多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個器件。 隨著集成化技術(shù)的發(fā)展，各類混合集成和單片集成式壓力傳感器相繼出現(xiàn)，有的已經(jīng)成為商品。集成化壓力傳感器有壓阻式、電容式、等類型，其中壓阻式集成化傳感器發(fā)展快、應(yīng)用廣。 傳感器的多功能化也是其發(fā)展方向之一。所謂多功能化的典型實例，美國某大學(xué)傳感器研究發(fā)展中心研制的單片硅多維力傳感器可以同時測量 3 個線速度、3 個離 心加速度 (角速度 )和 3 個角加速度。主要元件是由 4 個正確設(shè)計安裝在一個基板上的懸臂梁組成的單片硅結(jié)構(gòu)， 9 個正確布置在各個懸臂梁上的壓阻敏感元件。多功能化不僅可以降低生產(chǎn)成本，減小體積，而且可以有效的提高傳感器的穩(wěn)定性、可靠性等性能指標。 把多個功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時進行多種參數(shù)的測量外，還可對這些參數(shù)的測量結(jié)果進行綜合處理和評價，可反映出被測系統(tǒng)的整體狀態(tài)。由上還可以看出，集成化對固態(tài)傳感器帶來了許多新的機會，同時它也是多功能化的基礎(chǔ)。 傳感器與微處理機相結(jié)合，使之不僅具有檢測 功能，還具有信息處理、邏輯判斷、自診斷、以及 “思維 ”等人工智能，就稱之為傳感器的智能化。借助于半導(dǎo)體集成化技術(shù)把傳感器部分與信號預(yù)處理電路、輸入輸出接口、微處理器等制作在同一塊芯片上，即成為大規(guī)模集成智能傳感器?？梢哉f智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的實現(xiàn)將取決于傳感技術(shù)與半導(dǎo)體集成化工藝水平的提高與發(fā)展。這類傳感器具有多能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點，可以肯定地說，是傳感器重要的方向之一。 5 新材料 傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ) ,是傳感器技術(shù)升 級的重要支撐。隨著材料科學(xué)的進步 ,傳感器技術(shù)日臻成熟 ,其種類越來越多 ,除了早期使用的半導(dǎo)體材料、陶瓷材料以外 ,光導(dǎo)纖維以及超導(dǎo)材料的開發(fā) ,為傳感器的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。例如 ,根據(jù)以硅為基體的許多半導(dǎo)體材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化 ,以及半導(dǎo)體光熱探測器具有靈敏度高、精度高、非接觸性等特點 ,發(fā)展紅外傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等現(xiàn)代傳感器 。在敏感材料中 ,陶瓷材料、有機材料發(fā)展很快 ,可采用不同的配方混合原料 ,在精密調(diào)配化學(xué)成分的基礎(chǔ)上 ,經(jīng)過高精度成型燒結(jié) ,得到對某一種或某幾種氣體具有識別功能的敏感材 料 ,用于制成新型氣體傳感器。此外 ,高分子有機敏感材料 ,是近幾年人們極為關(guān)注的具有應(yīng)用潛力的新型敏感材料 ,可制成熱敏、光敏、氣敏、濕敏、力敏、離子敏和生物敏等傳感器。傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展 ,也促進了更新型材料的開發(fā) ,如納米材料等。美國 NRC 公司已開發(fā)出納米 ZrO2 氣體傳感器 ,控制機動車輛尾氣的排放 ,對凈化環(huán)境效果很好 ,應(yīng)用前景比較廣闊。由于采用納米材料制作的傳感器 ,具有龐大的界面 ,能提供大量的氣體通道 ,而且導(dǎo)通電阻很小 ,有利于傳感器向微型化發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步將有更多的新型材料誕生 新技術(shù)革命的到來，世 界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。 新工藝 在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新興傳感器聯(lián)系特別密切的微細加工技術(shù)。該技術(shù)又稱微機械加工技術(shù)，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來越多地用于傳感器領(lǐng)域，例如濺射、蒸鍍、等離子體刻蝕、化學(xué)氣體淀積 (CVD)、外延、擴散、腐蝕、光刻等，迄 今已有大量采用上述工藝制成的傳感器的國內(nèi)外報道。 智能材料 智能材料是指設(shè)計和控制材料的物理、化學(xué)、機械、電學(xué)等參數(shù)，研制出生物體材料所具有的特性或者優(yōu)于生物體材料性能的人造材料。有人認為，具有下述功能的材料可稱之為智能材料：具備對環(huán)境的判斷可自適應(yīng)功能；具備自診斷功能；具備自修復(fù)功能；具備自增強功能 (或稱時基功能 )。 生物體材料的最突出特點是具有時基功能，因此這種傳感器特性是微分型的，它對變分部分比較敏感。反之，長期處于某一環(huán)境并習(xí)慣了此環(huán)境，則靈敏度下降。一般說來，它能適應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)其靈 敏度。除了生物體材料外，最引人注目的智能材料是形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。 智能材料的探索工作剛剛開始，相信不久的將來會有很大的發(fā)展 新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ) 。 在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s 的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測 傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。 7 由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平 Visual Basic 開發(fā)圖形用戶界面 (GUI) 的方法。不需編寫大量代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只要把預(yù)先建立的對象 add 到屏幕上的一點即可。如果已使用過諸如 Paint 之類的繪圖程序，則實際上已掌握了創(chuàng)建用戶界面的必要技巧。 VB 概要 “ Basic”指的是 BASIC (Beginners AllPurpose