【正文】 成化智能傳感器概念的提出僅僅十余年，但近年發(fā)展很快，國(guó)外刊物上關(guān)于新型集成化智能傳感器研制的報(bào)道很多，國(guó)內(nèi)一些著名高校和研究所也在開(kāi)展此類(lèi)工作。集成化智能傳感器的優(yōu)點(diǎn)使它成為目前傳感器研究的熱點(diǎn)和傳感器發(fā)展的主要方向，必將主宰下個(gè)世紀(jì)的傳感器市場(chǎng)。溫度測(cè)量采用一線制數(shù)字溫度傳感器 DS18B20,其體積小，集成度高自帶A/D，功耗低。溫度傳輸采用超低功耗發(fā)射接收模塊PTR4000，以I2C方式與處理器通訊。關(guān)鍵詞 PIC16F74 低功耗 無(wú)線 數(shù)字化 I2C總線The design of the temperature transducer of digitize wirelessAbstract The integration turns the submission of the brain sensor, transducer notion only more than ten years,but the recent years shape is very quick .The sensor，transducer of the sum classic pare，the integration turns the sensor，transducer of brain to have the solid measure sterigma，cost low,the work consumes the sterigma,partial velocity quick,the reliability higher,the accuracy higherand the function strong etc．merit．The integration turns the merit of the sensor，transducer of brain to make it bee the hot spot of the sensor,transducer resear and the cardinal direction of the sensor，transducer shape currently，will dominate the sensor，transducer market place of the next age necessarily．The textual temperature transducer，temperature sensor of digitize wireless has namely the integration turn,the brain turn of characteristics，it is measure(the emission fraction)by the gradient of temeprature，the gradient of temeprature treating(the reception fraction) sum gradient of temeprature is worth three fraction constituent s of display(the place of honor machine)．The gradient of temeprature survey adoption is a glimmer of to make the numerical temperature transducer，temperature sensor DSl8B20．The low work of the treater application consumes the single sheet machine PIC16F74．The gradient of temeprature transmission adopts the super and low work to consume the emission reception shuttering cake PTR4000，with the mode and treater telemunications．PTR4000 at measure the data of the dot reception sensor，transducer amalgamation the data the transmission goes out by wireless，receiving the fraction to pass to accept the shuttering cake(PTR4000)receive data，the data that will receive passes the place of honor machine with the nonsynchronous string row correspondence method at the same time.Keywords：PICl6F74 low_Power Wireless Digital I2C目 錄摘 要Abstract第一章 選題背景…………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………、國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展情況 ………………………………………………… ………………………………………………………………………第二章 方案論證 ………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………第三章 硬件原理與實(shí)現(xiàn) ………………………………………………………………… PIC系列單片機(jī) ………………………………………………………………… PIC系列微控制器硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………… PIC系列微控制器技術(shù)性能特點(diǎn)………………………………………… PIC16F74單片機(jī) ……………………………………………………… ………………………………………………………… ……………………………………………………………… …………………………………………………………………………第四章 技術(shù)要點(diǎn)…………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………… ……………………………………………… …………………………………………………… ………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… I2C總線技術(shù) ……………………………………………………………………第五章 軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………… …………………………………………………………… PTR4000的軟件編程 …………………………………………………………… ………………………………………………………………… …………………………………………………………………………結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………………………致 謝………………………………………………………………………………………參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………附錄A程序流程圖…………………………………………………………………………附錄B硬件外觀圖…………………………………………………………………………附錄C程序清單……………………………………………………………………………附錄D硬件原理圖………………………………………………………………………… 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 選題背景本課題的研究涉及兩方面內(nèi)容，其一是無(wú)線通訊技術(shù)，其二是數(shù)字化傳感器技術(shù)。在以單片機(jī)為核心的控制硬件電路設(shè)計(jì)上，采用及篩選低功耗的電子元件與集成電路，進(jìn)行低功耗線路設(shè)計(jì)和線路板優(yōu)化；在軟件控制上采用降低功耗的休眠技術(shù)及采樣周期優(yōu)化，以期達(dá)到最大限度地降低計(jì)量?jī)x表功耗，延長(zhǎng)電池壽命?！?，要求靜態(tài)功耗電流小于10，動(dòng)態(tài)功耗電流小于8mA，無(wú)線傳輸距離大于10米，． 本設(shè)計(jì)中利用無(wú)線技術(shù)和數(shù)字化集成溫度傳感器技術(shù)，研制數(shù)字化無(wú)線集成溫度傳感器，以確保熱量表一體化，解決現(xiàn)有熱量表需有線測(cè)量回水溫度帶來(lái)的可靠性、安全性差等諸多問(wèn)題。 ’ 集成化智能傳感器研制是較新的發(fā)展方向，具有廣闊的市場(chǎng)空間，它主要利用集成電路的工藝和微機(jī)械加工技術(shù)取得研究進(jìn)展；但比國(guó)外集成電路的主流工藝要落后到兩代以上。 電子自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展與進(jìn)步促使傳感器技術(shù)、特別是集成智能傳感器技術(shù)日趨活躍起來(lái)，近年來(lái)隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，國(guó)外一些著名的公司和高等院校正在大力開(kāi)展有關(guān)集成智能傳感器的研制，國(guó)內(nèi)一些著名的高校和研究所也積極跟進(jìn)，集成化智能傳感器技術(shù)取得了令人矚目的發(fā)展。 集成智能傳感器采用微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用硅作為基本材料來(lái)制作敏感元件、信號(hào)調(diào)制電路，以及微處理器單元，并把它們集成在一塊芯片上。 目前，市場(chǎng)上的集成智能傳感器已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，其發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面： (1)向微型化發(fā)展； (2)應(yīng)用新的物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、生物效應(yīng)作為傳感器原理； (3)使用新型材料； (4)向微功耗及無(wú)源化發(fā)展； (5)采用新的加工技術(shù)(如化學(xué)微腐技術(shù)、微機(jī)械加工技術(shù))； (6)向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展。 比如，諧振式傳感器具有高穩(wěn)定性、高精度、準(zhǔn)數(shù)字化輸出等許多優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)的傳感器頻率信號(hào)檢測(cè)需要較復(fù)雜的設(shè)備，限制了諧振式傳感器的應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)在利用同一硅片上集成的智能檢測(cè)電路，可以迅速提取頻率信號(hào)，使得諧振式微機(jī)械傳感器成為國(guó)際上傳感器領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。對(duì)于多個(gè)傳感器組成的陣列，數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠充分發(fā)揮各個(gè)傳感器的特點(diǎn)，利用其互補(bǔ)性、冗余性，提高測(cè)量信息的精度和可靠性，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。近年來(lái)，不少學(xué)者又將遺傳算法、小波分析技術(shù)、虛擬技術(shù)引入數(shù)據(jù)融合技術(shù)中。 利用CMOS工藝兼容的集成濕度傳感器將敏感電容和處理電路集成在一塊硅片上，通過(guò)Coventor模擬得到全量程總的敏感濕敏電容變化值，同時(shí)提高了可靠性并降低了成本，隨著微機(jī)械加工技術(shù)的逐步發(fā)展，使得以CMOS工藝技術(shù)制造的集成濕度傳感器已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。4．傳感器的微型化 集成智能傳感器的微型化決不僅僅是尺寸上的縮微與減少，而是一種具有新機(jī)理、新結(jié)構(gòu)、新作用和新功能的高科技微型系統(tǒng)，并在智能程度上與先進(jìn)科技融合。 本設(shè)計(jì)中的無(wú)線溫度傳感器為正在研究中的科研項(xiàng)目，暫時(shí)只用各種器件臨時(shí)組合，如果方案進(jìn)入成熟階段，可將其集成在一塊芯片上，實(shí)現(xiàn)其微型化。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 隨著國(guó)家對(duì)城鎮(zhèn)供熱采暖采用熱量計(jì)量的不斷推廣，熱量表項(xiàng)目將成為一項(xiàng)高科技、高效益的投資項(xiàng)目，將帶動(dòng)起一個(gè)年產(chǎn)值幾百億的新興產(chǎn)業(yè)群，并且它的持續(xù)發(fā)展期在1 5年以上。因此，戶用熱量計(jì)是給暖商品化必不可少的工具，也是建筑節(jié)能的一項(xiàng)重要措，隨著供暖事業(yè)的發(fā)展必將得到普遍應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)中的無(wú)線溫度傳感器是測(cè)量回水溫度的部件，以解決目前國(guó)內(nèi)外熱量表生產(chǎn)單位普遍采用的有線采集回水溫度帶來(lái)的施工安裝不便及可靠性低這一突出的共性問(wèn)題。第二章 方案論證數(shù)字化無(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)應(yīng)包含兩個(gè)部分：一部分是溫度測(cè)量(發(fā)射)電路，一部分是溫度處理(接收)電路。溫度處理部分由無(wú)線接收模塊、MCU、與上位機(jī)通訊的接口電路構(gòu)成。 方案一：采用AD590作為傳感器。這種器件在被測(cè)溫度一定時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)恒流源。即使電源在515V之間變化，其電流只是在l以下作微小變化。 方案二：選用單線數(shù)字溫度傳感器DSl8B20，它與其他傳感器相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)單總線，節(jié)省I／O 口線；(2)數(shù)字化，內(nèi)部自帶A／D，編程方便；(3)集成度高，外圍硬件電路簡(jiǎn)單；(4)精度高，℃；本設(shè)計(jì)中選用DS18B20作為溫度傳感器。由于受單片機(jī)指令運(yùn)行速度的影響，影響到它的數(shù)據(jù)采集能力，而且它不具有低功耗狀態(tài)，不能滿足低功耗的要求。本方案的主要優(yōu)點(diǎn)： ①速度快，執(zhí)行速度達(dá)到20MIPS，幾乎所有的指令可以在50ns的單周期內(nèi)完成，如此高的性能非常適合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。 ③軟件編程靈活，可采用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程。 方案三：以PIC系列單片機(jī)作為中央處理單元，本方案具有前兩個(gè)方案無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)： 1) 選型靈活，PIC系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿足各種需要。 3) 睡眠和低功耗模式?；诘凸牡脑O(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)中采用，PIC系列單片機(jī)作為中央處理單元。方案二：采用PTR4000作為無(wú)線收發(fā)模塊，它含有CRC硬件校驗(yàn)，當(dāng)PTR4000接收到數(shù)據(jù)與攝制的本機(jī)地址一致且CRC效驗(yàn)正確時(shí)，才把接收到的數(shù)據(jù)以中斷方式傳給CPU，誤碼率低，與PTR2000相比較，其可靠性高。