【正文】 的電特性、利用電磁波和利用吸收式等特殊功能與應(yīng)用領(lǐng)域的濕度測量傳感器。 Play和使用維護(hù)方便。 Play ， 同時USB總線的應(yīng)用可以清除PC上過多的v 0端口而以一個串行通道取代，使 PC與外設(shè)之間的連接更容易。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。在實際應(yīng)用中需要進(jìn)行微處理器和RS 232 間信號電平的轉(zhuǎn)換。 RS 232 采用與一般微處理器、單片機(jī)不同的邏輯電平。這兩個指標(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。 1 . RS 232串行通信總線 RS 232串行通信是由美國電氣工業(yè)學(xué)會 ( 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。 通訊技術(shù)方式 針對PC機(jī)而言，主要的通訊方式有3 種。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)計好的，很多甚至是從未想到過的，都是數(shù)以千計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)字消費電子和汽車電子等等?，F(xiàn)在國際上己形成包括DS P芯片設(shè)計、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。 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。傳感器輸入信號可以是模擬信號( 如溫度、壓力、電阻、電壓、電流、應(yīng)變等) 。 隨著電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，社會的數(shù)字化程度越來越高，數(shù)據(jù)采集也隨之越來越重要。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并轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。在智能儀器、信號處理以及工業(yè)自動控制等領(lǐng)域，都存在著數(shù)據(jù)的測量與控制問題。 3 ， 傳感器應(yīng)用領(lǐng)域得到新的拓展，二次傳感器和傳感器系統(tǒng)的比例大幅度增長，集成化、智能化傳感器與變送器將會呈現(xiàn)暢銷勢頭。采用 ME MT技術(shù)形成的微傳感器和微系統(tǒng)，具有劃時代微小體積、低成本、高可靠等獨特的優(yōu)點。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)。隨著應(yīng)用的深入和擴(kuò)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。在氣象、紡織、集成電路生產(chǎn)、家用電器、食品加工及蔬菜保鮮等方面得到了廣泛的應(yīng)用。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)。 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)品綜合實力較低，阻礙了傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。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)。對環(huán)境濕度的控制將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的成敗問題。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)等種植都需對濕度進(jìn)行監(jiān)控。茶葉、煙草等加工各類紡織企業(yè)更離不開對濕度的控制。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。 空氣濕度與人類關(guān)系密切。一些早己形成傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá)國家已經(jīng)把傳感器技術(shù)作為重點技術(shù)加以發(fā)展。在信息社會中，人們?yōu)榱送苿由鐣a(chǎn)力的發(fā)展，需要用傳感器來檢測許多非電量信息，如力、壓力、流量、速度、溫度、濕度以及生物量等等。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)今世界各國在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一 個重要領(lǐng)域。 當(dāng)今世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時代，隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，使得人們需要獲得的電子信息種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強(qiáng)，因此要求與此相對應(yīng)的信息采集技術(shù)一傳感技術(shù)必須跟上信息化發(fā)展的需要。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。傳感器作為捕捉信息的器件，在高度信息化社會的科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有重要的地位?；贒SP濕度傳感器測試系統(tǒng)畢業(yè)論文目 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(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”。傳感器技術(shù)是信息社會的重要技術(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。 傳感器發(fā)展的總趨勢是集成化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。微電子技術(shù)，大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機(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。它是人類探知自然界信息的觸覺，為人們認(rèn)識和控制相應(yīng)的對象提供條件和依據(jù)。 傳感器是流程自動控制系統(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化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的水平，自 動化技術(shù)水平越高，對傳感器技術(shù)依賴程度越大。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)。 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、煤炭等對濕度傳感器的需求也在不斷增加。人們的日常生活和生產(chǎn)活動以及動植物的生長和生存，都與周圍環(huán)境的濕度息息相關(guān)，從日常生活、家電、交通、到醫(yī)療、氣象、工農(nóng)業(yè)都需要進(jìn)行濕度測量。而水果、種子、肉類等又需要保證在一定濕度的環(huán)境中，這些都須對濕度進(jìn)行測量與控制。在家電上濕度測量廣泛應(yīng)用于空調(diào)機(jī)、微波爐、攝像機(jī)等電器。 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。如紡織廠的棉紗質(zhì)量與濕度有直接關(guān)系，濕度要進(jìn)行控制。因此，隨著工農(nóng)業(yè)，國防、科技及整個國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對環(huán)境濕度的控制和檢測越來越受到人們的重視，市場也越來越大。 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。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)時間短、濕滯回差小、制作簡單、成本低等優(yōu)點， 成為其它濕度傳感器激烈的競爭對手。我國從 1980年開始研制高分子濕度傳感器。 敏感元件與傳感器發(fā)展的總趨勢是集成化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。它不僅可以制成簡單的三維結(jié)構(gòu)，而且可以做成三維運動結(jié)構(gòu)與復(fù)雜的力平衡結(jié)構(gòu)。 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。 數(shù)據(jù)采集及傳感器測試技術(shù)現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集技術(shù)( Data Acquisition ) 是信息科學(xué)的一個重要分支， 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存貯、處理以及控制等作業(yè)。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，再收集到計算機(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”。與此同時，將計算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過程中的計算機(jī)控制系統(tǒng)用來控制某些物理量。數(shù)據(jù)采集技術(shù)在許多場合，如航天、航空、通信、交通、郵電等都得到了大量的應(yīng)用。也可以是數(shù)字信號( 如開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、事件捕獲、測頻計數(shù)等) ，測量結(jié)果經(jīng)模塊內(nèi)部A / D轉(zhuǎn)換后用R S 4 8 5 通訊方式經(jīng)屏蔽雙絞線送至主計算機(jī)進(jìn)行采集，用戶可根據(jù)需要采用相應(yīng)的軟件對采集到的信號進(jìn)行處理。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、改革制造工藝，想法提高運算速度、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)用軟件和實際應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)。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。而且DSP的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷地擴(kuò)大，發(fā)展迅速異常。RS 232串行總線，USE接口和并行接口，其中使用最常見，也是最方便的是前兩者。標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣特性，有滿足可靠傳輸時的最大通信速度和傳輸距離指標(biāo)。它標(biāo)準(zhǔn)的信號傳輸速率最高只能達(dá)到20 kb/s ，最大傳輸距離僅為15 米。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。 2 .通用串行總線USB 當(dāng)今的計算機(jī)外部設(shè)備都在追求高速度和高通用性，為了滿足用戶的需求，日本 NEC 于 1994年 11月推出了 USB ( Universal Serial Bus )通用串行總線協(xié)議的第一個草案專用于低、中速的計算機(jī)。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)工作時進(jìn)行連接配置使用及移除，即所謂的即插即用Plug amp。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)點是速度高功耗低支持即 插即用Plug amp。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。 濕度測量中用到兩個很重要的參數(shù):絕對濕度和相對濕度，絕對濕度是指單位體積濕氣中水蒸氣的質(zhì)量。 根據(jù)濕度測量原理的不同，將濕度傳感器給與不同的分類。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。 伸縮式濕度傳感器具有裝置簡單，使用方便等特點。伸縮式濕度傳感器在常溫測量中具有使用價值。實驗證明，濕度在9 0 以上時，毛發(fā)濕度計是不可靠的。 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，由兩支完全相同的溫度計組成， 一支稱干球溫度計， 溫泡暴露在空 氣中， 測量環(huán)境溫度T，另一支溫計用特殊紗棉包裹與水容器相連保持濕潤，