【正文】 可以使研究方法大大的簡(jiǎn)便， 且不至于造成很大的誤差. 濕度標(biāo)準(zhǔn)也因?yàn)榇朔ǎ?應(yīng)用干空氣和水汽在一定的壓力和溫度下， 按體積混合而成， 例如， 作為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的濕度發(fā)生器， 精度f %%. 濕度標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)量濕度的儀器、方法和濕度傳感器種類繁多，僅從它們所依據(jù)的原理來劃分就不下二、三十種，而其中又有相當(dāng)一部分是以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的。在濕度測(cè)量中大多數(shù)屬于蒸發(fā)過程，如干濕球濕度計(jì)， 用濕球表面水分的蒸發(fā)來測(cè)量環(huán)境濕度，某些濕度發(fā)生器中制備飽和濕氣的過程等等。一般的情況下，空氣中的氮?dú)?，二氧化碳?xì)怏w及稀有氣體的成份比較固定，而水汽的含量則會(huì)經(jīng)常變化。在本系統(tǒng)中，利用弱電對(duì)強(qiáng)電的控制電路，通過計(jì)算機(jī)的控制面板，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度箱濕度源的自 動(dòng)切換，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳遞。處理的結(jié)果通過串口電路傳給上位機(jī)，同時(shí)接收從上位機(jī)的信息。它可以有效彌補(bǔ)了以往接口方式的不足，簡(jiǎn)了設(shè)備的連接和配置?？鄢糜诳偩€狀態(tài)控制和錯(cuò)誤檢測(cè)等數(shù)據(jù)傳輸， Mb / s Mb/s 。在實(shí)際的測(cè)量中，如果采樣區(qū)間的不統(tǒng)一將造成數(shù)據(jù)有著很大的誤差，甚至出現(xiàn)結(jié)果誤判的情況。能夠?qū)崿F(xiàn)高速測(cè)量。 硬件模塊的實(shí)現(xiàn)方案 在本信息采集系統(tǒng) 硬件模塊中， 從功能 部件分，可以分為濕度源、 測(cè)控電路、通信接口三個(gè)部分。在上面的公式推導(dǎo)過程中，式（311），（312）直接測(cè)出，的值，根據(jù)（314）,(315)的公式推導(dǎo)，可求出電容值C，根據(jù)公式（38）Q=，可求出品質(zhì)參數(shù)值Q，至此，復(fù)數(shù)電壓法電容式濕度傳感器性能測(cè)試數(shù)學(xué)模型建立完成。( d)為對(duì)電容的虛部進(jìn)行整流后的波形。濕度傳感器的等效形式及其構(gòu)成的單元測(cè)量微分電路 （31）而 （32）將（31）代入（32）寫可得) (33)根據(jù)上式可得： （34） （35）令： （36）由于： Q= （37）根據(jù)（36），（37）可得 Q= （38） 即品質(zhì)因數(shù)Q的值為微分電路輸出的復(fù)數(shù)電壓虛部和實(shí)部的比值。 4 . 測(cè)試接口3 . 2 濕度傳感器測(cè)量原理 目前濕度傳感器在生產(chǎn)過程中還停留在手工測(cè)試階段，存在很多問題，本節(jié)對(duì)電容式濕度傳感器進(jìn)行了詳細(xì)地分析，利用電容式濕度傳感器的等效形式，闡述了使用復(fù)數(shù)電壓法測(cè)量對(duì)濕度傳感器的測(cè)量過程，建立了復(fù)數(shù)電壓法電容式濕度傳感器性能測(cè)試數(shù)學(xué)模型。三方案設(shè)計(jì)及測(cè)量原理 高分子電容式濕度傳感器生產(chǎn)己達(dá)到一定的規(guī)模。微式濕度傳感器，利用水汽吸收微波并使微波傳輸損耗發(fā)生變化的原理制成。封裝初測(cè)老練測(cè)試篩 產(chǎn)品入庫圖23 工藝流程圖 以上所述濕度傳感器主要測(cè)定相對(duì)濕度。 下面以聚酞亞胺膜作介質(zhì)的高分子電容式濕度傳感器為例介紹一下高分子電容式濕度傳感器。 高分子濕度傳感器在結(jié)構(gòu)上等同于一個(gè)變介電參數(shù)的平板電容器，當(dāng)被測(cè)環(huán)境濕度變化時(shí)，感濕膜吸附水分子使電容器的介電參數(shù)增大。主要缺點(diǎn)是抗高濕能力差， 長期穩(wěn)定性有待進(jìn)一步研究。 半導(dǎo)體陶瓷型。 它是利用某些吸濕性能較好的物質(zhì)吸附水汽后，其電阻率變化的原理來測(cè)定相對(duì)濕度，一般在中濕度 ( 4 0 % 9 0 %R H)使用電阻型濕度傳感器。目 前采用的制冷方式主要是半導(dǎo)體制冷和液氮制冷兩種。最常用的測(cè)量露點(diǎn)的方法是將欲測(cè)其溫度的表面冷卻，直到露珠 ( 或霧)初次冷凝其上為止，這是，立即讀出表面溫度。 蒸發(fā)式濕度傳感器 蒸發(fā)式濕度傳感器，一般稱為干濕球濕度計(jì)，由兩支完全相同的溫度計(jì)組成， 一支稱干球溫度計(jì)， 溫泡暴露在空 氣中， 測(cè)量環(huán)境溫度T，另一支溫計(jì)用特殊紗棉包裹與水容器相連保持濕潤，當(dāng)濕球周圍空氣處于不飽和狀態(tài)時(shí)，濕球紗棉上的水分就不斷蒸發(fā)，由于水分蒸發(fā)需要吸收熱量，從而使?jié)袂虻臏囟认陆禐闉楦蓾癫?，則濕球吸收的熱量根據(jù)定壓比熱計(jì)算為 (21)式電 C ， 是以S 為質(zhì)量單位的 定壓比熱，M。毛發(fā)濕度傳感器是利用脫脂毛發(fā)的線性尺寸隨環(huán)境起的水汽含量而變的原理制成。而且還成為了所有微機(jī)外設(shè)包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)數(shù)字相機(jī)、掃描儀和游戲柄等等與主機(jī)相連的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之一，這種連接較以往普通并口parallel port和串口serial port的連接而言主要的優(yōu)點(diǎn)是速度高功耗低支持即 插即用Plug amp。它標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳輸速率最高只能達(dá)到20 kb/s ，最大傳輸距離僅為15 米。全球有5萬多客戶選用T I 定制的軟件開發(fā)環(huán)境，使他們能非常容易地將D S P綜合到他們的系統(tǒng)中去。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來控制某些物理量。它不僅可以制成簡(jiǎn)單的三維結(jié)構(gòu)，而且可以做成三維運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)與復(fù)雜的力平衡結(jié)構(gòu)。 高分子濕度傳感器的研究始于1938年， 由美國的達(dá)姆( . Dummore ) 在金屬絲狀電極的上面浸涂一層聚乙烯醇和氯化鏗的混合感濕膜， 而研制出的浸式氯化鏗濕度傳感器。在家電上濕度測(cè)量廣泛應(yīng)用于空調(diào)機(jī)、微波爐、攝像機(jī)等電器。不難看出，傳感器技術(shù)是涉及國民經(jīng)濟(jì)及國防科研各領(lǐng)域的重要技術(shù)。 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。 the use of digital electronic switching CD 4051 for the design of multichannel selection to enhance the system39。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)解決了濕度傳感器生產(chǎn)過程中檢測(cè)誤差大和速度慢的問題，也為組建其它類似的檢測(cè)系統(tǒng)提供了可以借鑒的方法和系統(tǒng)構(gòu)架 。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題　　目　基于DSP技術(shù)的濕度傳感器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及固件開發(fā)學(xué)生姓名　 楊 榮 輝　　　　專業(yè)名稱　 電氣工程及其自動(dòng)化　　 指導(dǎo)教師　 　　　　 2009 年　05　月　09　日基于DSP濕度傳感器測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及固件開發(fā) 電氣工程及其自動(dòng)化05級(jí)電器一班 楊榮輝 20058601026摘要 濕度是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸的物理量，濕度的檢測(cè)需要采用濕度傳感器來進(jìn)行。 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了3 2 路電容式濕度傳感器的性能參數(shù)電容值( 0和品質(zhì)因數(shù)值( Q ) 的高精度、高速測(cè)量，在對(duì)30100pF 的電容性元件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其用誤差為0 . 2 %。 the use of highspeed SPI interface of the D /A chip MAX5722 have a sine wave: the use of US B interface chip PDIUSB DI 2 highspeed USB bus transmission。傳感器作為捕捉信息的器件，在高度信息化社會(huì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有重要的地位。在信息社會(huì)中，人們?yōu)榱送苿?dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，需要用傳感器來檢測(cè)許多非電量信息，如力、壓力、流量、速度、溫度、濕度以及生物量等等。茶葉、煙草等加工各類紡織企業(yè)更離不開對(duì)濕度的控制。 傳感器屬于多學(xué)科交叉、技術(shù)密集的高技術(shù)產(chǎn)品，其技術(shù)水平?jīng)Q定于科學(xué)研究的水平，而我國在傳感器研究方面科研投資強(qiáng)度偏低，科研設(shè)備落后，加之我國存在科研和生產(chǎn)脫節(jié)的現(xiàn)象，所以影響了傳感器科研成果的轉(zhuǎn)化，造成了我國傳感器產(chǎn)品綜合實(shí)力較低，阻礙了傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)正在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化 1 . 微機(jī)械加工技術(shù) ( ME MT技術(shù))將高速發(fā)展，成為新一代微傳感器、微系統(tǒng)的核心技術(shù)，是 2 1世紀(jì)傳感器技術(shù)領(lǐng)域中帶有革命性變化的高新技術(shù)。相應(yīng)的系統(tǒng)即為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù):采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在國際上己形成包括DS P芯片設(shè)計(jì)、制造，DSP開發(fā)工具研制生產(chǎn)，應(yīng)用和咨詢共同組成的產(chǎn)業(yè)鏈。這兩個(gè)指標(biāo)之間具有相關(guān)性，適當(dāng)降低通信速度，可以提高通信距離，反之亦然。 Play ， 同時(shí)USB總線的應(yīng)用可以清除PC上過多的v 0端口而以一個(gè)串行通道取代，使 PC與外設(shè)之間的連接更容易。 伸縮式濕度傳感器 根據(jù)伸縮式濕度傳感器測(cè)定的選材，可分為毛發(fā)性和尼龍絲型濕度傳感器。濕度在 1 0 %以下時(shí)，其靈敏度也大大降低。因此，只要知道壓力，便可根據(jù)此溫度確定絕對(duì)濕度。 冷凝式光學(xué)露點(diǎn)儀的關(guān)鍵技術(shù)之一是鏡面制冷。便于遠(yuǎn)距離傳感，特別適合于自 動(dòng)控制系統(tǒng)中濕度的控制和監(jiān)測(cè)。半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器有Mg Cr204 TiO : 型和ZnCr204 系列，國產(chǎn)MSc 一工 和MS c I I型濕度傳感器均屬Fe3O 。這類濕度傳感器近十年研究得比較活躍， 其主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快， 滯后性小， 在低濕處的靈敏度也高， 穩(wěn)定性好， 制作簡(jiǎn)單， 易于實(shí)現(xiàn)小型化和集成化。 為相對(duì)濕度U %R H時(shí)，高分子中吸附水的介電常數(shù)。在基板上，利用微電子技術(shù)手段中的蒸金、光刻、腐蝕等技術(shù)，制成一對(duì)下電極。而上電極的制作實(shí)際就是金屬膜的制造，可以采用濺射、蒸鍍化學(xué)鍍、旋涂等方法，其制作工藝與半導(dǎo)體工藝兼容，制造工藝流程如圖 23 清洗 ，氧化蒸鍍下電極刻蝕下電極涂覆感濕膜刻蝕感濕膜固化感濕膜蒸鍍上電極刻蝕上電極劃片焊接二極管型，由P d Z n O組成的二極管型濕度傳感器，整流特性隨P d吸濕程度而變，類似的濕度傳感器還有S D O Z 濕敏二極管。隨著儀器儀表向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，電子式濕度傳感器愈來愈得到了廣泛的應(yīng)用。 2 . 硬件測(cè)試電路的將散雜電容的干擾消除到最小， %: 3 ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度傳感器的批量測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì) 3 2路濕度傳感器的同時(shí)測(cè)量，同時(shí)在硬件測(cè)試板做少量改動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)按需任意路數(shù)測(cè)試。 在經(jīng)過該電路后受反饋電阻和濕度傳感器的影響形成輸出電壓氣 u。 ( b ) 表示經(jīng)過微分電路后相位發(fā)生了偏移的正弦波波形, ( C ) 為對(duì)電容的實(shí)部進(jìn)行整流后的波形。由于上式（312）替換為： （313）令 （314）所以，K為常數(shù)，有： （315）可以看出，K為常數(shù)，虛部測(cè)量和電容C成正比，對(duì)虛部電壓的測(cè)量完成了電容值C的測(cè)量。完成了濕度傳感器的測(cè)量。能否實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)信號(hào)的積分值的運(yùn)算或可以高速的A / D采樣。在此方案中需要重點(diǎn)注意的問題是對(duì)信號(hào)采樣需要嚴(yán)格的統(tǒng)一起點(diǎn)或者起始區(qū)間。也可提供低速方式，速率為1 .5 Mb / s。USE集線器提供5V/ 500 mA電源，足以直接支持一些小型儀器工作。整個(gè)系統(tǒng)的控制、測(cè)量以及運(yùn)算由T MS 3 2 0 L F 2 4 0 7 A 處理。對(duì)濕度源的控制和對(duì)濕度傳感器的測(cè)試分開進(jìn)行，增加了系統(tǒng)測(cè)試的復(fù)雜程度，操作人員需要手工控制濕度循環(huán)時(shí)間和濕度平衡時(shí)間，然后操作測(cè)試儀器對(duì)濕度傳感器進(jìn)行測(cè)試。 眾所周知，空氣是由氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳?xì)怏w及少量的稀有氣體和水汽組成。溫度高則汽化快，壓力大則汽化慢，表面積大則汽化容易，氣體中如含有油則汽化慢。千空氣雖然有多種氣體組成， 但一般情況下， 除高原干空氣的二氧化碳及微量工業(yè)氣體外， 空氣的其它成份是不隨時(shí)間地點(diǎn)而變化的， 可以把它當(dāng)作一元組分來看待。在國際上，國際法制計(jì)量組織于1977年和1978年先后提出 “ 關(guān)于氣體濕度計(jì)量?jī)x器的等級(jí)傳遞系統(tǒng)圖”等有關(guān)濕度標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)國際提案，如圖4 1 所示。氣體的狀態(tài)是由壓力、溫度和體積來確定，對(duì)于飽和濕氣，若改變狀態(tài)，水汽含量亦隨之改變。第三類是膜滲透法。這兩種方法各有特點(diǎn)。雖然，嚴(yán)格來說拉烏爾定律只適用于理想的稀溶液，但推廣到非理想溶液沒有很大的偏差。該Y v 度源由元件箱、循環(huán)泵、鹽槽 ( 5個(gè))組成，采用單片機(jī)與虛擬儀器軟件控制濕度的發(fā)生流程，其整體結(jié)構(gòu)如圖 4 2所示，濕度源為裝有不同飽和鹽溶液的鹽槽，用于產(chǎn)生不同的濕度點(diǎn)。 該濕度箱從機(jī)械結(jié)構(gòu)上可以分為飽和鹽箱、控制箱、元件箱、氣體管道以及循環(huán)泵槽五個(gè)主要部分。同時(shí)在箱體內(nèi)部不宜懸掛水袋的地方固定苯板，實(shí)現(xiàn)溫度隔離的作用。五 硬件電路設(shè)計(jì)及編程 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì)分為四部分: TMS320LF2407A的主板設(shè)計(jì)、正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)、串行通訊口的設(shè)計(jì)和濕度開關(guān)板通道選擇的設(shè)計(jì)。 TMS320LF2407A的主要特點(diǎn)有: 。TMS320LF2407A的資源豐富，采用高性能的靜態(tài) CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為 3 .3 V，減小的控制器功耗。16位串行外部設(shè)備接口( ( SPI ) 模塊基于鎖相環(huán)( PLL ) 的時(shí)鐘發(fā)生器。2. 鎖相環(huán)電路 ( PLL電路) :這個(gè)電路使用了兩個(gè)電容和一個(gè)電阻串并聯(lián)。 ( 4 ) MP/MC : off接高電平，( 微處理器) 用外部程序存儲(chǔ)器。在一 400 C到 + + 125。這種靈活性減少了開發(fā)時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)和成本，是開發(fā)低成本且高效的USB 外圍設(shè)備解決方案的一種最快途徑。 4 位時(shí)鐘恢復(fù)位:時(shí)鐘恢復(fù)電路用4倍過采樣原理從輸入的USB數(shù)據(jù)流中恢復(fù)時(shí)鐘，能跟蹤US B規(guī)范中指出的信號(hào)抖動(dòng)和頻率漂移。在 US B設(shè)備枚舉時(shí)L E D指示燈將立即閃亮。PDNSBD12支持多路復(fù)用和非多路復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線。A O口控制PDNSBD12的輸入是數(shù)據(jù)還是命令。 的值降到 2 .0 V ， 但是他仍然具