【正文】 路輸出的 復(fù)數(shù)電 壓虛部和實 部的測量 。 基于DS P技術(shù)的復(fù)數(shù)電壓法測試數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用 以上是采用模擬技術(shù)完成C, Q測量的方法，高速 D S P芯片的出現(xiàn)使我們可以運用求和運算代替上述的積分運算，采樣的時間段和積分時間段相同，將積分運算轉(zhuǎn)變成核心電路的內(nèi)部求和運算，其結(jié)果經(jīng)過修正后，即是要測量實部和虛部的值。程序存儲器有著較大的空間 基于以上幾點考慮，選用DS P芯片，它有以下幾方面的優(yōu)勢:1. 利用 D S P的高速接口產(chǎn)生正弦波，不用外加正弦波發(fā)生器，減少了誤差環(huán)節(jié)。 。滿足了對濕度傳感器的高精度和高速測量的要求。水汽在空氣中的含量就夠成了濕度 我們經(jīng)常說我國的北方的空氣比南方的空氣干燥，其實就是指南方的環(huán)境比北方的環(huán)境濕度大。顯然，以實驗為依據(jù)的類型必須通標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)定過，就是對于那些具有較為堅實的理論基礎(chǔ)的類型，要取得高的測量準(zhǔn)確度仍需依靠基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)來校驗?；谶@一原理的方法有改變壓力的方法，即雙壓法。后者相對來說準(zhǔn)確度較低，并且只能提供固定的濕度點，卻具有簡易和價廉的優(yōu)點，因此深受歡迎。該 裝置 采用5 種鹽，即Mgc12 , NaBr, Nacl , Kcl , KN03 ，它們的飽和水溶液分別對應(yīng)5 種相對濕度點。在設(shè)計時，要盡量增大鹽箱的接觸面積，減小測試箱的體積，減小通氣管道走線的長度來達(dá)到減小體積比的目的 ( 在系統(tǒng)中，該體積比己經(jīng)達(dá)到了 10 : 1 ) 。 RAM ，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩片芯片中同時訪問。5個外部中斷( 兩個驅(qū)動保護、復(fù)位和兩個可屏蔽中斷) 。 ( 5 ) EN144 :外部接口信號，調(diào)試過程中off,使用外部擴展 RAM?，F(xiàn)在用SCSI實現(xiàn)的很多設(shè)備，如果用US B來實現(xiàn)可以直接降低成本。經(jīng)過PDNSBD12的USB數(shù)據(jù)傳輸過程中，LED 將一閃一閃，傳輸成功后熄滅 LED。PDNSBD12 的中斷信號通過 DSP的XINT/IOPA2輸入給DSP，以便DS P對PDNSBD12的中斷處理。端點還可配置工作在僅為 I N或僅為 OUT模式。重新初始化USB總線連接也可以不用拔掉電纜來完成。 PDNSBD12是一個性能優(yōu)化的USB 器件，通常用于基于微控制器的系統(tǒng)并與微控制器通過高速通用并行接口進行通信，也支持本地DMA 傳輸。 ( 2 ) VCCA() :模擬電壓，必須 on ?？撮T狗( WD ) 定時器模塊。 TMS320LF2407A通過把一個高性能的DSP內(nèi)核和微處理器的片內(nèi)外設(shè)計成為一個芯片的方案，成為傳統(tǒng)的微控制單元 ( MC U)和昂貴的多片設(shè)計的一種廉價的替代品。水與空氣相比具有較大的熱容量，在升溫和降溫時水的溫度與空氣相比具有較小的變化幅度，可以吸放熱量來平衡箱體內(nèi)空氣溫度的變化。根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)局( N S S ) 基本研究所的Lewis Greenspan發(fā)表的名為“ 二元飽和鹽水溶液濕度固定點”， 公布了 28種物質(zhì)的飽和水溶液的濕度固定點，相對濕度從 3 %到98 % 。根據(jù)定比定律，氫和氧在催化劑存在的情況下能按比例地化合，生成定量的水。 %( 混合比) ，作為國家基準(zhǔn)可達(dá)0 . 1 %以上。濕空氣與冰的飽和。濕度測量為我們提供了控制這種影響的機會?，F(xiàn)對該圖做簡短說明:在該系統(tǒng)中由控制器T MS 3 2 0 L F 2 4 0 7 A通過 S P I 給外部 D / A器件MA X 5 7 2 2提供波形數(shù)據(jù)來產(chǎn)生 1 K H z正弦波作為測試激勵信號，由電子開關(guān)選擇通道后，這個正弦波信號經(jīng)過濕度傳感器，再經(jīng)過一系列的電路處理后，由D S P的A / D采樣，完成測量的全過程。 。溫度源DSP處理器串口信號源信號源 圖36 以DSP為核心的測量電路的實現(xiàn)過程為了實現(xiàn)對濕度傳感器測試的高速自動化測量，需要選擇適當(dāng)?shù)目刂破骱臀⑻幚砥?。對虛部進行積分時，只要將式（32）虛部部分帶入，將積分區(qū)間改成（0~T/2）即可，虛部積分值為，有： （312）此表達(dá)式即測出虛部積分的值。輸入信號V 。紅外線濕度傳感器廣泛應(yīng)用于食品加工過程。已有很多理論和經(jīng)驗公式來描述 P I和水復(fù)合物的介電性，并與試驗結(jié)果作詳細(xì)比較，根據(jù)looyenga 的半經(jīng)驗關(guān)系式: （211） 式中的 和: 分別為復(fù)合物、 P I 和水的 介電 常數(shù)，v為P I 吸水的體 ， P I 薄膜吸附的水分子越多，v越大，復(fù)合物介電常數(shù)就增大，正是根據(jù)這一原理制成P I ，在P I 薄膜吸收或放出水分子時，也會引起薄膜厚度的變化，但因 P i膜很薄，薄膜厚度的變化對電容值的影響比介電常數(shù)對電容值的影響要小得多，主要是介電常數(shù)￡的變化引起電容值的改變. 聚酞亞胺是典型的高分子電容式濕度傳感器，是有很大溶解性的高分子電解質(zhì)，其溶液對溫度、濃度及濕度都敏感，濃溶液比稀溶液穩(wěn)定，可在低溫下貯存較長時間。 電容式濕度傳感器的感濕機理是基于電極間的高分子感濕材料吸附環(huán)境中的水分子時，其介電常數(shù)也隨之變化，其電容量與環(huán)境中水蒸氣相對壓( 習(xí)P o )關(guān)系可由下式表示:式中：為真空介電常數(shù)：為相對濕度U%RH時高分子的介電常數(shù)；S為電容式傳感器有效電容面積；D為高分子感濕膜厚。雖然結(jié)構(gòu)簡單，但遲滯現(xiàn)象嚴(yán)重，故使用價值不大。核子法冷凝器中，a或p粒子輻射源的位置與冷凝表面平齊。但這種濕度傳感器的精度不高，誤差范圍大約為士s % 2 R H，響應(yīng)速度低，在吸濕與脫濕過程中有遲滯現(xiàn)象。外設(shè)USB可把多達(dá)127個，外設(shè)同時連到用戶的系統(tǒng)上，所有的外設(shè)通過協(xié)議來共享 US B的帶寬其 12 Mbps的帶寬，對于鍵盤、鼠標(biāo)等低、中速外設(shè)是完全足夠的。 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，成為IT產(chǎn)業(yè)中最活躍的領(lǐng)域。隨著應(yīng)用的深入和擴大， 我國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外有的廠家生產(chǎn)的濕度傳感器。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。 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 露點傳感器…………………………………………………………11…………………………………………………12………………………………………………13………………………………………………13……………………………………17…………………………………………………17………………………………………………18………………………………………………18…………………………………………………………………18三方案設(shè)計及測量原理………………………………………………………18…………………………………………………………………18 濕度傳感器測量原理………………………………………………19 電容式濕度傳感器的等效形式及單元測量電路………………19………………………20……20 基于DS P技術(shù)的復(fù)數(shù)電壓法測試數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用…………24 硬件模塊的實現(xiàn)方案………………………………………………25 通訊方式方案選擇…………………………………………………26 總體方案設(shè)計………………………………………………………27四 濕度源設(shè)計………………………………………………………………28…………………………………………………………28……………………………………………………………29…………………………………………………………31 保證濕度源精度的必要措施………………………………………33五 硬件電路設(shè)計及編程……………………………………………………34 硬件電路設(shè)計………………………………………………………34 TMS320LF2407A主板設(shè)計………………………………………35 正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計…………………………………………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……………………………………………………………………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)、計算機技術(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”。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 進行高速U S B總線傳輸。 US B總線。微電子技術(shù)，大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(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。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對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，同時要求傳感器抗污染。 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傳感器。而且DSP的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷地擴大，發(fā)展迅速異常。二 濕度傳感器 最早的濕度測量主要利用毛發(fā)或纖維在不同濕度下其長度發(fā)生變化，隨著社會需要向高精尖領(lǐng)域的發(fā)展，盡管這種濕度測量方法仍在使用，但己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各種要求。 干濕球測濕法原理簡單，但其測量受到風(fēng)速、溫度計本身準(zhǔn)確度、大氣壓力測量準(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。液氮制冷成本低，實現(xiàn)容易，測量周期短，當(dāng)時存在的缺點是制冷過程不易做到連續(xù)，只能進行單次測量 。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。 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)境中相對濕度的大小。在濕度化的空氣中，使用檢測絕對水分量的絕對濕度傳感器精度較好。但目前對這些質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的測試方法及手段存在以下幾個問題: 1 . 濕度源 ( 濕度發(fā)生裝置)昂貴，不能為普及測試提供方便及良好的條件: 2 . 檢測電路精度不高，易受外界散雜小電容的干擾。 圖 3 2是電容式濕度傳感器復(fù)數(shù)電壓法測量的具體測量電路，其電路組成包括三個部分:微分電路、反相電路和積分電路。 進行虛部測量時，和上述積分時間段相同，在T / 4 至3 T / 4 時間段內(nèi)，對輸出進行采樣，在3 T / 4 至5 T / 4 時間內(nèi)，對 進行采樣，由 于 ，方向相反，所以兩個時間段的采樣值相同其表達(dá)式如下: （316）式中：n—總共采樣的周期個數(shù) 虛部測量值 修正值單次采樣結(jié)果： 由（313），（315）的推導(dǎo)，可得：= ( 317)式中：電容值C的修正系數(shù)。2. 使用求和運算代替積分運算，電路設(shè)計簡單，簡化了固件編程的代碼量:3. DS P本身自帶3 2 k FLASH，可擴展 32 k程序存儲器，32 k數(shù)據(jù)存儲器，不用仿真，程序直接下載運行，極大地方便了固件的調(diào)試。一個USE口理論上可以連接 127個USE設(shè)備。測控電路實現(xiàn)正弦波數(shù)字信號的傳送，對傳感器輸入信號的檢測、調(diào)理和控制功能。濕度跟環(huán)境、地理位置等都有關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)的作用是提供準(zhǔn)確可靠，同時不以地域和時間為轉(zhuǎn)移的量值，用以直接地或通過次級標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)定和鑒定各種類型的測量儀器。改變溫度的方法，即雙溫法。 相對濕度傳感器多用于對空間靜止氣體的濕度進行監(jiān)測和控制，因此最好采用靜態(tài)法對其進行定量標(biāo)定。 該裝置濕度固定點的設(shè)置是利用選擇不同的鹽盒來實現(xiàn)的[ 3 0 ] 。同時可以提高氣泵氣的速度，增加飽和液面的面積來加快氣體交換。 。電源管理，具有 3種低功耗模式，能獨立地將外圍器件轉(zhuǎn)入低功耗工作模式。 ( 6 ) XF :引導(dǎo) ROM使能，默認(rèn) on .6 模擬電路:經(jīng)過濕度傳感器的信號經(jīng)過放大后，直接進入A / D采樣。 PDNSBD12的內(nèi)部框圖如圖5 3所示: 圖53PDNSBD12內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 1 模擬收發(fā)器:集成的收發(fā)器直接通過終端電阻與U S B電纜接口。在掛起期間，LED熄滅。 PDNSBD12具有內(nèi)置的上電復(fù)位電路所以RE SETN腳可直接連到Vcc 在本設(shè)計中，由于PDNSBD12的工作電壓為5 V , 則將 5 V接到 Vcc腳而將Vout ( 接去禍電容) 。端點0和1緩沖區(qū)的大小為16字節(jié)，端點2為雙緩沖 6 4字節(jié) ( 雙向模式) 。這使得系統(tǒng)微處理器可以在決定建立 USB連接之前完成初始化。下