【正文】 邏輯電平。 1 . RS 232串行通信總線 RS 232串行通信是由美國(guó)電氣工業(yè)學(xué)會(huì) ( E IA) 1969年推薦的，是目前常使用的串行通信總線接口，在異步串行通信中應(yīng)用最廣。今天大多數(shù)DS P應(yīng)用產(chǎn)品都不是D S P芯片制造商事先設(shè)計(jì)好的，很多甚至是從未想到過的，都是數(shù)以千計(jì)的小公司在尋找各種各樣的商機(jī)、開發(fā)新的軟件和新的產(chǎn)品，為今天的人類提供琳瑯滿目的數(shù)字化產(chǎn)品. 當(dāng)前DSP主要應(yīng)用己經(jīng)廣泛十分廣泛應(yīng)用于:寬帶Internet 、無線通信系統(tǒng)、數(shù)字消費(fèi)電子和汽車電子等等。 DS P技術(shù)的應(yīng)用狀況 DSP的發(fā)展己有20年歷史了,DSP芯片己達(dá)到相當(dāng)高的水平， 每天都有新的DSP應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)成功并走向市場(chǎng)，成為IT產(chǎn)業(yè)中最活躍的領(lǐng)域。 隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，社會(huì)的數(shù)字化程度越來越高，數(shù)據(jù)采集也隨之越來越重要。在智能儀器、信號(hào)處理以及工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域，都存在著數(shù)據(jù)的測(cè)量與控制問題。采用 ME MT技術(shù)形成的微傳感器和微系統(tǒng)，具有劃時(shí)代微小體積、低成本、高可靠等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。隨著應(yīng)用的深入和擴(kuò)大， 我國(guó)研制的高分子濕度傳感器的某些性能已得到了很大的提高， 有的接近或趕上了國(guó)外有的廠家生產(chǎn)的濕度傳感器。此后， 電解質(zhì)、有機(jī)高分子、各種感濕材料組成的傳感器相繼出現(xiàn)。紡織工業(yè)加工原料主要是纖維材料，纖維材料具有吸濕的特性，吸濕量多少與環(huán)境空氣的濕度有關(guān)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也大有作為，果園、大棚蔬菜〔 蔬菜大棚的濕度需控制在7 0 % R H以止)等種植都需對(duì)濕度進(jìn)行監(jiān)控。如:為防止庫中的食品、武器彈藥、金屬材料等物品霉?fàn)€、生銹必須保證在干燥的環(huán)境中。一些早己形成傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把傳感器技術(shù)作為重點(diǎn)技術(shù)加以發(fā)展。作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心技術(shù)之一的傳感技術(shù)，將是當(dāng)今世界各國(guó)在高新技術(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一 個(gè)重要領(lǐng)域。傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)正在現(xiàn)有基礎(chǔ)上延伸和提高，加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。 plural voltage目 錄一 緒論…………………………………………………………………………6……………………………………………………………6……………………………6……………………………………………7 濕度傳感器及敏感元件發(fā)展現(xiàn)狀………………………………7………………………………8 DS P技術(shù)的應(yīng)用狀況…………………………………………9 通訊技術(shù)方式…………………………………………………9二 濕度傳感器………………………………………………………………10 伸縮式濕度傳感器…………………………………………………10 蒸發(fā)式濕度傳感器…………………………………………………11 露點(diǎn)傳感器…………………………………………………………11…………………………………………………12………………………………………………13………………………………………………13……………………………………17…………………………………………………17………………………………………………18………………………………………………18…………………………………………………………………18三方案設(shè)計(jì)及測(cè)量原理………………………………………………………18…………………………………………………………………18 濕度傳感器測(cè)量原理………………………………………………19 電容式濕度傳感器的等效形式及單元測(cè)量電路………………19………………………20……20 基于DS P技術(shù)的復(fù)數(shù)電壓法測(cè)試數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用…………24 硬件模塊的實(shí)現(xiàn)方案………………………………………………25 通訊方式方案選擇…………………………………………………26 總體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………27四 濕度源設(shè)計(jì)………………………………………………………………28…………………………………………………………28……………………………………………………………29…………………………………………………………31 保證濕度源精度的必要措施………………………………………33五 硬件電路設(shè)計(jì)及編程……………………………………………………34 硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………………34 TMS320LF2407A主板設(shè)計(jì)………………………………………35 正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)…………………………………………38…………………………………………………32……………………………………………………42……………………………………………………………43六 誤差分析及結(jié)果…………………………………………………………48 硬件電路誤差分析…………………………………………………48 結(jié)果及分析…………………………………………………………50七 后言………………………………………………………………………51參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………52致謝…………………………………………………………………………53一 緒論 課題背景現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的“ 感官” 、“ 神經(jīng)”和“ 大腦”。s flexibility, adaptability and scalability.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 highprecision measurement provides a theoretical basis.關(guān)鍵詞 :DS P 。利用高速SPI 接口的D/ A芯片MAX5722產(chǎn)生正弦波:利用US B接口芯片PDI USBDI2 進(jìn)行高速U S B總線傳輸。在我國(guó)，各行各業(yè)對(duì)濕度傳感器的需求量很大，但是測(cè)試的低效率限制了產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。因此如何解決傳感器的自動(dòng)批量測(cè)試問題成為制約生產(chǎn)效率提高的主要因素。利用數(shù)字電子開關(guān)CD4051 進(jìn)行多路通道選擇設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性與擴(kuò)展性。 US B總線。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 system achieved a 3 2 Road, capacitive humidity sensor capacitance value of the performance parameters (0 and quality factor Value (Q) highprecision, highspeed measurement, in the 30 100 p F of the capacitive ponents measured, the quoted error of 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。傳感器技術(shù)是信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，傳感器的數(shù)量、質(zhì)量直接決定了信息技術(shù)系統(tǒng)的功能和質(zhì)量。微電子技術(shù)，大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，光電子技術(shù)，超導(dǎo)電子等新技術(shù)的發(fā)展，均為加速研制新一代傳感器提供了發(fā)展的條件。 傳感器是流程自動(dòng)控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)之器件，其技術(shù)水平直接影響到自動(dòng)化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的水平，自 動(dòng)化技術(shù)水平越高，對(duì)傳感器技術(shù)依賴程度越大。 濕敏傳感器屬于敏感類傳感器，目前世界年產(chǎn)濕度傳感器的數(shù)量是非常大的，我國(guó)的產(chǎn)量也是可觀的，僅氣象、環(huán)保、紡織、生化等行業(yè)需求量就很大，另外農(nóng)業(yè)、食品、木材、煤炭等對(duì)濕度傳感器的需求也在不斷增加。而水果、種子、肉類等又需要保證在一定濕度的環(huán)境中，這些都須對(duì)濕度進(jìn)行測(cè)量與控制。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)濕度控制需求越加迫切，要求濕度傳感器向微型化和集成化方向發(fā)展，同時(shí)要求傳感器抗污染。因此，隨著工農(nóng)業(yè)，國(guó)防、科技及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對(duì)環(huán)境濕度的控制和檢測(cè)越來越受到人們的重視，市場(chǎng)也越來越大。自從1978年芬蘭Vaisla公司成功地研制了Humicap以來， 高分子濕度傳感器優(yōu)異性能在國(guó)際上獲得了越來越多領(lǐng)域的承認(rèn)， 特別是濕度量程寬、響應(yīng)時(shí)間短、濕滯回差小、制作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)， 成為其它濕度傳感器激烈的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。 敏感元件與傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)是集成化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。 2 . 新型敏感材料將加速開發(fā)，微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批先進(jìn)傳感器。將外部世界存在的溫度、壓力、流量、位移以及角度等模擬量 ( Analog Signal )轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再收集到計(jì)算機(jī)并進(jìn)一步予以顯示、處理、傳輸與記錄這一過程，即稱為“ 數(shù)據(jù)采集”。數(shù)據(jù)采集技術(shù)在許多場(chǎng)合，如航天、航空、通信、交通、郵電等都得到了大量的應(yīng)用。今天絕大部分DSP的開發(fā)工具和DSP應(yīng)用產(chǎn)品并不是DSP芯片廠自己創(chuàng)造和研究，DSP芯片制造商的主要注意力放在改進(jìn)芯片設(shè)計(jì)、改革制造工藝，想法提高運(yùn)算速度、增加功能、降低功耗、減小成本等方面，而不可能再花大力氣去從事開發(fā)工具、應(yīng)用軟件和實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)。而且DSP的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷地?cái)U(kuò)大，發(fā)展迅速異常。標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣特性，有滿足可靠傳輸時(shí)的最大通信速度和傳輸距離指標(biāo)。它的邏輯0規(guī)定為+5+15 V之間，邏輯1電平為5 ~ 15 V之間。已經(jīng)將 USB支持的帶寬提升到480 Mbps .USB允許外設(shè)在主機(jī)和其它外設(shè)工作時(shí)進(jìn)行連接配置使用及移除，即所謂的即插即用Plug amp。二 濕度傳感器 最早的濕度測(cè)量主要利用毛發(fā)或纖維在不同濕度下其長(zhǎng)度發(fā)生變化，隨著社會(huì)需要向高精尖領(lǐng)域的發(fā)展，盡管這種濕度測(cè)量方法仍在使用，但己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各種要求。 根據(jù)濕度測(cè)量原理的不同，將濕度傳感器給與不同的分類。 伸縮式濕度傳感器具有裝置簡(jiǎn)單，使用方便等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，濕度在9 0 以上時(shí)，毛發(fā)濕度計(jì)是不可靠的。 干濕球測(cè)濕法原理簡(jiǎn)單，但其測(cè)量受到風(fēng)速、溫度計(jì)本身準(zhǔn)確度、大氣壓力測(cè)量準(zhǔn)確度等因素的影響，尤其是方程系數(shù)A值，取決于儀器結(jié)構(gòu)、使用條件等多種因素的影響。在露點(diǎn)上，只存在飽和水蒸氣的一個(gè)值。光電法要求冷凝表面的拋光達(dá)到與鏡面一樣的反射度。當(dāng)輻射源上形成冷凝時(shí)，輻射檢測(cè)器便測(cè)出粒子流中的水滴。液氮制冷成本低，實(shí)現(xiàn)容易，測(cè)量周期短，當(dāng)時(shí)存在的缺點(diǎn)是制冷過程不易做到連續(xù)，只能進(jìn)行單次測(cè)量 。測(cè)量范圍有糧食存儲(chǔ)、食品加工與存儲(chǔ)、金屬表面、藥品、加工與存儲(chǔ)、工作間衛(wèi)生間、房屋建筑、大氣監(jiān)測(cè)等濕度測(cè)定。 固體電解質(zhì)濕度傳感器，它在無堿玻璃襯底上涂敷氯化鏗電解質(zhì)組成濕敏電阻。半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器，金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料具有線性和熱穩(wěn)定性好，抗污染能力強(qiáng)，響應(yīng)時(shí)間短，壽命長(zhǎng)，適用范圍寬等優(yōu)點(diǎn)因而這類傳感器發(fā)展很快、品種多，故特別適用于濕度的半自 動(dòng)測(cè)量。該元件的基本結(jié)構(gòu)是在基片上鍍上一層梳狀金底部電極， 再涂上高分子感濕膜， 然后在膜上面鍍上另一層透水性好的金膜作為部電極。電容型濕敏材料常見的還有聚苯乙烯、聚酞亞胺、酪酸醋酸纖維等感濕材料。高分子有機(jī)介質(zhì)和陶瓷。 其中 (26) （27） 式中:: ， 為相對(duì)濕度0 % R H時(shí)高分子的介電常數(shù):a , b 為常數(shù)。 與U 呈線性關(guān)系， 從而由 元件電 容量的 大小，即可決定環(huán)境中相對(duì)濕度的大小。 高分子電容型濕度傳感器屬三層式結(jié)構(gòu)，即上層為方塊電極金屬膜層，中間是聚酞亞胺膜，下層是叉指狀電極金屬膜層，采用半導(dǎo)體硅片作為襯底材料[ l 61薄膜電容式濕度傳感器結(jié)構(gòu)如圖 220薄膜電容式濕度傳感器體積很小，高分子感濕膜很薄，并且將感濕電容制在基板上，基板起支撐感濕電容、增加機(jī)械強(qiáng)度的作用，可防止感濕膜伸縮及變形而使電容值發(fā)生變化，要求基板的材質(zhì)對(duì)水的反應(yīng)是惰性的，可用玻璃等材料制作。元件采用聚酞亞胺( PI ) 為感濕材料，是將聚酞亞胺酸( P A ) 涂在基片上，經(jīng)亞胺化后制成的。制備濕度傳感器時(shí)，將聚酞亞胺調(diào)至合適濃度，成膜，并進(jìn)行水環(huán)化[ [ 1 7 1 。在濕度化的空氣中，使用檢測(cè)絕對(duì)水分量的絕對(duì)濕度傳感器精度較好。 晶振式濕度傳感器，石英振子的共振頻率取決于振子的形狀、切向和電等組成的負(fù)載，在電極表面上涂敷吸收濕膜，在吸附水汽后，測(cè)出頻率的變即可測(cè)出相對(duì)濕度值。 吸收式濕度傳感器是利用化學(xué)吸收劑或其它干燥劑，吸收濕氣體中水蒸直到完全干燥，然后測(cè)出水分的重量即可直接求出氣體的濕度。 本章介紹了各種傳感器及其測(cè)量原理，重點(diǎn)闡述了電容式濕度傳感器，講述了其感濕機(jī)理，感