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(完整版)基于SP37汽车胎压监测传感器研究毕业设计

(完整版)基于SP37汽车胎压监测传感器研究毕业设计
(完整版)基于SP37汽车胎压监测传感器研究毕业设计

河北工业大学

毕业论文

作者:朱铭健学号: 113009

学院:控制科学与工程学院

系(专业):自动化

题目:基于SP37汽车胎压监测传感器的

设计及实现

指导者:梁涛教授

(姓名) (专业技术职务)

评阅者:

(姓名) (专业技术职务) 2015年 6 月 2日

毕业设计(论文)中文摘要

毕业设计(论文)外文摘要

目录

1绪论 (1)

1.1课题研究背景 (1)

1.2国内外轮胎压力检测系统发展现状 (1)

1.2.1 国外轮胎压力检测系统发展现状 (2)

1.2.2国内轮胎压力检测系统发展现状 (2)

1.3课题研究意义 (2)

1.4课题主要实施内容,总体方案 (2)

2相关理论与系统介绍 (3)

2.1汽车轮胎压力检测系统概述 (3)

2.2 SP37芯片介绍 (4)

2.3相关软硬件工具介绍 (6)

2.3.1 开发软件 (6)

2.3.2 烧录器 (7)

3S P37传感器外围电路设计 (8)

3.1硬件系统功能概况 (8)

3.2硬件系统目标 (9)

3.3硬件系统总体分析 (9)

3.3.1 低频接收电路 (12)

3.3.2 高频发射电路 (12)

3.3.3 系统工作电路 (13)

4软件设计……………………………………………………………………………1 4 4.1软件需求…………………………………………………………………………

1 4 4.1.1 LF低频唤醒 (14)

4.1.2定时器唤醒 (16)

4.1.3初次上电或系统复位 (16)

4.2程序流程图 (17)

4.3相关配置....................................................................................17 5 开发过程及测试结果 (18)

5.1 开发过程 (18)

5.2 测试 (18)

5.3检测精度及使用年限 (20)

结论……………………………………………………………………………………2 3

参考文献………………………………………………………………………………2 4

致谢..........................................................................................2 5 附录A部分程序 (26)

1 绪论

轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS),是一种利用安装在汽车轮胎内的胎压监测传感器采集汽车轮胎压力、温度、加速度等数据,并将数据利用无线传输技术传送到驾驶室内的显示终端中,实时地显示以上相关数据,并在轮胎出现异常时对驾驶者进行预警的汽车主动安全系统。利用TPMS系统即可实现轮胎压力的有效监控,预防因汽车轮胎压力变化引起的事故的发生。

1.1 课题研究背景

随着社会生产力的不断提高,汽车正走入千家万户,由此引发的交通安全问题正不断引起人们的关注。与此同时,汽车电子正在蓬勃发展,很多在其他领域取得巨大成就的技术正被不断地移植到这个领域里,令其成为整个电子领域里的一个重要研究方向。由此可见,使用相关电子技术解决汽车安全问题将会成为未来汽车和电子行业研究的一个热门方向。

轮胎作为支撑汽车及其载重的重要部件,其性能优劣直接影响汽车的稳定性和安全性。当轮胎气压出现问题时,会给道路安全带来很大的隐患,甚至直接威胁驾驶者的财产和人身安全。统计表明:交通事故发生的主要原因是汽车在高速时发生爆胎事故。另据统计,在中国,轮胎故障造成了46%的高速事故,其中爆胎就占了事故总量的70%[1]。

怎样有效对爆胎进行预警,已成为全球关注的重要问题。1.2 国内外轮胎压力检测系统发展现状

如何对汽车胎压进行检测并对压力异常变化进行有效预警是一个全球性的问题,在TPMS发展过程中,部分西方国家处于汽车电子发展前列,他们的技术更为成熟,稳定。而对于我国而言,胎压检测系统的出现迟延许多年,因此在各个方面均处于高速发展阶段。随着科技的进步,我国的TPMS系统日趋成熟,同时不断改进技术,为汽车安全系数的提高做着努力。

1.2.1 国外轮胎压力检测系统发展现状

TPMS首先是在美国提出,并制订了相关标准和法规推广其应用。其他国家也相继推出了自己的标准,欧盟于 2012 年,韩国和日本于2013 年推出了TPMS相关的标准。由于国外推行 TPMS 系统较早,所以研发生产的 TPMS 系统也比较成熟,其主要的汽车零配件生产商如米其林集团也对TPMS 系统进行了深入的研究和大量的生产[2]。

1.2.2 国内轮胎压力检测系统发展现状

我国 TPMS 相关的内容最早在国家标准里面涉及到是在 2003 年 11 月 24 日发行的中华人民共和国的国家标准《机动车运行安全技术条件》(征求意见稿)。这标志着我国也由此开始重视 TPMS 系统[2]。

目前我国汽车用户还没有完全意识到 TPMS 安装的必要性,国家也未出台相应的法规强制安装TPMS。但就长远来看,随着人们对该系统的不断了解,以及国家法律法规的日益完善,相信不久的将来就会颁布强制性安装TPMS系统的规定。对于重型卡车,规定强制安装汽车胎压监测系统是尤为重要且势在必行的。

目前国内研发的汽车胎压监测系统都是基于英飞凌或者飞思卡尔的相关芯片来设计研发的。为了拥有自己的知识产权,国内的一些研究机构和公司也开始参与研究生产TPMS系统,例如中山市铁将军

汽车电子有限公司、深圳市棋港电子有限公司、上海泰好电子科技有限公司和佛山市朗杰电子科技有限公司等[2]。

1.3 课题研究意义

随着我国汽车消费者安全意识的不断提高以及对TPMS系统了解的不断加深,不难预见到未来我国每一部汽车上面都会配备TPMS系统,而目前国外厂商长期霸占我国TPMS市场,为了让我国在未来的汽车电子领域占据一席之地,对TPMS进行研究已经刻不容缓。在汽车胎压监测系统中最重要的部件就是传感器。传感器肩负着检测温度,压力,加速度和电池电量的作用,同时,还具有高频发送和低频接收的功能,传感器的相关研究直接决定了TPMS能否长期有效稳定运行。因此,对TPMS系统中的传感器进行研究显得尤为重要。1.4 课题主要实施内容,总体方案

本课题主要以英飞凌公司生产的SP37芯片为核心,设计汽车胎压监测传感器,构建外围电路以配合SP37芯片工作,并对芯片进行编程,使芯片监测到的参数能够传送给学习机或胎压显示器。SP37芯片内部集成了运动检测,压力检测,温度检测,电压监测,处理器,低频和高频模块。运动检测模块主要负责加速度的监测,据此计算出汽车速度。压力检测用于测量汽车胎内压力,温度检测用于测量汽车胎内温度,电压检测可以检测供电电池电压,低频部分要接收125KHZ 低频数据,高频部分发送433.92MHZ高频数据,处理器按照编程指示的算法协调各部分工作[3]。

经过仔细规划,本次传感器设计的总体实施计划如下:

1.了解SP37芯片的使用方式,详细阅读英飞凌公司相关产品说明。

2.了解SP37烧写器使用方法。

3.设计制作SP37电路板,搭建SP37工作环境。

4、在深入了解TPMS的相关通讯协议后,对SP37芯片进行编程,并利用烧写器把程序烧写进芯片,然后进行调试

5、对该系统做简单总结,指出系统的创新点,同时指出系统存在的不足,针对第一版系统的不足进行相应的改良,提交第二版硬件电路并对相关程序进行优化。

2 相关理论与系统介绍

本课题的研究在理论方面首先要理解SP37汽车胎压监测传感器在整个TPMS系统中的作用,并协调好与系统其他部分的关系,制定好通信协议,其次要了解低频接收高频发送相关通信原理以及软件流程,最后要掌握使用 KEIL 软件进行 C语言编程和SP37芯片开发及运行的相关配置。

2.1 汽车轮胎压力检测系统概述

汽车胎压检测系统主要分为三大部分:胎压传感器,学习机,显示终端。三者的关系如图2.1。

图2.1 胎压检测系统低频学习示意图该图描述了学习机学习传感器发送的ID号后传送给显示器的过程,该过程由厂商或者汽车4S店的工作人员完成。低频学习设备和显示器详细对码过程如图2.2

图2.2 手工对码流程图

对于用户正常使用而言,SP37胎压传感器会在汽车启动以后定时发射高频数据给显示终端。

2.2 SP37芯片介绍

SP37是一个应用于TPMS的气压测量传感器,其带有微控制器和集成的外围设备。它提供了应用于汽车胎压检测系统的单包装解决方案,只需很少的外围元件即可正常工作。SP37以压力传感器,z轴加速度传感器,温度和电池电压传感器,基于8051的微控制器,低功率消耗的先进的系统控制器,高频发射器,低频接收器为特点。

SP37主要性能为:供电电压为 1.9V~3.6V;运行温度为-40~+125℃;低电流;传感器测量范围可选为450kpa,900kpa,1300kpa;具有z轴加速度传感器;温度传感器;高温关闭模式以在高温下保护器件;电池电压传感器;集成RF发送器频率可为315/434MHZ;可选输出功率为5dBm或8dBm(转成50Ohm负载);可调RF发送曼彻斯特编码数据速率高达10kbit/s,可选ASK/FSK调制;FSK频偏可达50khz;片上晶振调节;高输入灵敏度LF接收;LF接收数据速率为 3.9kbit/s。8051指令集兼容微控制器;6kByte FLASH 内存;16kByte ROM;256Bytes RAM;可用内部定时器,LF接收器或者通过GPIO口连接的外部唤醒源唤醒;编程/调试接口;硬件曼彻斯特/双相编码高频发送;16位硬件CRC发生器;8位随机数发生器;看

门狗定时器;3个双向GPIO口。

可以通过软件控制去测量压力,加速度,温度和电池电压,得到的数据经过调整后用以高频发射。

SP37拥有智能唤醒机制可以减少电能消耗。中断定时器可以控制测量和发射的时间。经过编程,可以通过定期中断唤醒或者低频信号唤醒,而且低频唤醒还可以进一步使能SP37去接收数据。另外,也可以通过连接到GPIO口的外部唤醒源去唤醒。

SP37的集成微控制器兼容标准8051的指令集,且配有不同的外设(如硬件曼彻斯特/双向编码/译码器和CRC 生成/校验器)。

低功耗315/433 MHZ的RF发射器包含一个全集成PLL合成器,一个ASK/FSK调制器和一个有效的功率放大器。通过使用片上电容或者增加的额外电容,可以实现中心频率的有效调制。[4]

SP37有14个管脚,每个管脚的功能分别如下图2.3[4]

图2.3 管脚图

PIN1是PP0 I/O口,I2C 时钟口,操作模式口;PIN2是PP1 I/O 口,I2C 时钟口,操作模式口;PIN3是PP2 I/O口,TxData口;PIN4是高频输出口;PIN5是高频发送接地;PIN7,PIN8是地;PIN12是晶振接地;PIN6是供电口;PIN9是内部电压调节输出;PIN10是差分低

频接收输入1口;PIN11是差分低频接收输入2口;PIN13是晶振输入口;PIN14是晶振装载电容;

2.3 相关软硬件工具介绍

2.3.1 开发软件

由于sp37是51内核的单片机,所以编程时采用keil for C51编程环境,经过编译链接生成hex文件后导入烧录软件如下图2.4,图2.5

图2.4 keil界面

图2.5 烧录软件界面

a.设置

“串口”:选择连接串口

“侦测串口”:用于连接使用前测试编程器连接的是哪个串口,连接一次正确后会记录下这个串口号,以后可以不必侦测,侦测完串口会自动打开芯片电源。

“打开文件” : 用于打开 HEX 文件或者 BIN 文件,文件开始地址只能是 4000H 开

始,符合 SP370 编程规则的目标码文件。

“下载数据”:用于将程序下载在此编程板中,在批量生产中使用一键下载即可,

无需连接电脑。

“连接” : 用于打开芯片的电源。

“断开” : 断开芯片电源。

“退出” : 退出整个软件。

b. 手动编程

“状态”:读取芯片目前的状态值。

“读数据” : 将芯片的用户程序区全部数据读出显示。

“芯片编程” : 将程序写入到用户区。

“芯片擦除” : 清空芯片用户程序区,清空之后全部数据为 0。“锁定” : 锁定用户程序区,这个按钮要谨慎使用,因为一旦锁定了就不能恢复再写程序了。

“空片检查” : 在芯片擦除之后检查芯片是否为空,如果是空的返回数据应该是

“气压” : 检测目前芯片的气压值,同时输出温度值

“加速度” : 用来检测芯片加速度,同时输出温度值

“温度” : 检测芯片周围温度。“电源电压” : 检测芯片工作电压。

c. 自动编程“自动编程” : 自动连续编程,按照设定好的几个选项一次性执行。

“计数清零” : 清除自动编程时的计数结果。

“清空消息” : 清除下面两个消息框信息

2.3.2 烧录器及烧录操作

图2.6 烧录器

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化,在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向, 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关,而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势:热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处a,b 之间便有一电动势差△ V,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B 为负极。实验表明,当△ V很小时,△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率,又称塞贝克系数。

胎压监测系统设计)

成绩评定: 传感器技术 课程设计 题目胎压监测系统的设计 摘要 轮胎压力监测报警系统(Tire PressureMonitoring System)主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测。目前各国研制的轮胎气压报警系统主要分为两种类型:一种是间接式,它通过汽车ABS(防抱制动系统)的轮速传感器及轮胎的力学模型,间接求出轮胎气压,以达到监视轮胎气压的目地;另一种是直接式,它利用安装

在每一个轮胎里的以锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压,并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上,而监视器随时显示各种轮胎气压,驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况,当轮胎气压太低或有渗漏时,系统就会自动报警,确保行车安全。 市场研究机构Strategy Analytics的预测表明,直接系统技术将成为主流技术,2008年后所占份额将超过95%。因为如果要使用间接式胎压监测系统,前提是车辆必须有ABS系统。加上会影响轮胎转速的因素,除了胎压异常所导致外,行驶的路面也是主要原因,如行驶于雪地或湿滑路面时,空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高。或者是当车子高速转弯时,车胎的抓地力已经无法克服过弯时的离心力,外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异,这些情况便会出现错误警告信息。另外,当四条轮胎的胎压同时下降,系统便失去判定的准则,警告信息自然就不会出现。而且侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用,对备胎或当车辆停滞时,便无法判断,还会出现误报现象。 关键词:胎压监测压力传感传感器 TPMS 一、设计目的------------------------- 4 二、设计任务与要求--------------------- 5 2.1设计任务------------------------- 5 2.2设计要求------------------------- 6 三、设计步骤及原理分析 ----------------- 6

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2.进行系统设计方案的论证和总体设计; 3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划,分别进行系统的硬件设计和软件设计; 4.进行硬件调试,软件调试和软硬件的联调; 5.查阅到15篇以上与题目相关的文献,按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万(或翻译成中文后至少在3000字以上)字符以上的英文翻译。 四、进度和要求 第01周----第02周:查阅相关资料,并完成英文翻译; 第03周----第04周:进行市场调查,给出系统详细的设计任务和功能,进行系统设计方案的论证和总体设计; 第05周----第07周:完成硬件电路设计,并用PROTEL画出硬件电路图; 第08周----第10周:完成软件模块设计与调试; 第11周----第12周:进行硬件调试,软件调试和软硬件的联调; 第13周----第14周:撰写毕业设计论文; 五、主要参考书及参考资料 1. 单片机原理及应用,张鑫等,电子工业出版社 2. MCS51单片机应用设计,张毅刚等,哈尔滨工业大学 3. MCS51系列单片机实用接口技术,李华等,北京航天航空大学 4. PROTEL2004电路原理图及PCB设计,清源科技,机械工业出版社 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究,曹卫芳,山东科技大 学,2005.5 6. 单片机应用技术选编,何立民,北京航空航天大学出版社,2000 7. 检测技术与系统设计,张靖等,中国电力出版社,2001

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各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端 或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电 动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T

汽车胎压监测系统原理

汽车胎压监测系统原理 汽车胎压监测系统(Tyre Pressure Monitoring System,TPMS)是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测,并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。目前直接式TPMS发射模块较多采用以下两种方案:1)电池+单片机+传感器+射频芯片,2)是电池+内部集成MCU的传感器+射频芯片。前一种方案由于集成度低、体积和功耗大而被市场逐渐淘汰,后一种方案是当前市场上较为先进的产品设计形式。随着半导体及硅显微机械加工技术的快速发展,一种新的设计方案即电池+内部集成MCU和RF的专用传感器正成为TPMS发射模块设计的主流。这种方案集成度更高,体积和功耗更小,使用寿命更长,产品竞争力也更强。 胎压监测系统组成,轮胎压力传感器分别安装在4个车轮轮毂上,负责测量轮胎内部的压力、温度和电池电压等物理状况,并将测量数据通过无线形式按照一定的规律发给胎压控制器。驾驶员通过胎压控制器上的显示屏和按键可查看4个轮胎的压力值、温度值。当某一个轮胎的温度、压力或电池电压超过了报警阀值,胎压控制器能够准确识别轮胎的位置,并且发出图形、声音、文字报警。胎压监测仪内置式和外置式的都可以,价格从400多到1000多都有。功能都差不多的。安装铁将军外置式的话比较方便,城区使用足够了。安装不用再拆轮胎了,不用做动平衡,不用另外接线,这样仪表盘看起来比较干净。自己动动手都能搞定,不用去店里请别人帮忙。内置式的适合野外使

用。胎压监测大体分两种:一种是间接式胎压监测系统又称WSB,是通过轮胎的转速差来判断轮胎是否异常;一种是直接式胎压监测系统,通过在轮胎里面加装四个胎压监测传感器,在汽车行驶过程中对轮胎气压和温度进行实时自动监测,并对轮胎高压、低压、高温进行及时报警,避免轮胎故障引发的交通事故,以确保行车安全。现市面上大多都是直接式胎压监测系统产品,而直接式胎压监测系统产品又分内嵌式和外挂式。 具体性能指标如下: 1)可监测胎压范围为0~4.5 bar,分辨率25 mbar,通常轿车的轮胎气压在2.2~2.8 bar之间; 2)可监测温度范围:-40~125℃,分辨率2℃,轿车的轮胎温度一般约75℃; 3)轮胎压力传感器发射功率用频谱分析仪测得在-40 dBm左右,胎压控制器接收灵敏度在-100 dBm; 4)采用500 mAh的电池,若每天正常行车12 h,发射模块可正常工

传感器课程设计 压力计的设计论文

一、概述 1.1、相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。 压力传感器的原理是将压力信号转变为某种电信号,如应变式,通过弹性元件变形而导致电阻变化;压电式,利用压电效应等。工业生产控制过程中,压力是一个很重要的参数。例如,利用测量大气压力来间接测量海拔高度;在工业生产中通过压力参数来判断反应的过程;在气象预测中,测量压力来判断阴雨天气。因此,压力计的设计拥有广阔的市场前景。这种压力传感器能比较精确和快速测量,尤能测量动态压力,实现多点巡回检测、信号转换、远距离传输、与计算机相连接、适时处理等,因而得到迅速发展和广泛应用。本课题就是在这样的背景下设计一个简单的数字压力计,使得测量得到的压力能够数码管显示。 1.2总体设计方案 本设计是通过以单片机为主的压力测量系统。压力的测量是通过把压力信号转换为电信号,再通过A/D (ADC0808)转化把电信号转换为数字量后,再由单片机(AT89C51)进行处理,最后把数字量显示在LED 显示屏上。原理图如图1-1所示 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 图1-1 压力计原理方框图 压力 传感器 LED 显示屏 单片机 A/D 转换 电信号测量

图2-1 数字压力计系统硬件设计框图 二、硬件电路的设计 2.1传感器的选型 力学传感器的种类繁多,但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器,光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 在选择合适的压力传感器过程中,了解介质的特点尤为重要。 介质的腐蚀性如何,导电性如何。根据介质的这些属性选用相应类型的传感器。 介质温度范围如何,一是介质的经常性的温度范围为多少,根据此信息选择补偿温度与其范围一致的传感器,二是介质的最高温度范围,根据此信息选择使用温度范围一致的传感器。 若以上两点如果选择不正确,极有可能损害传感器甚至引起事故。 设计仿真时由于PROTEUS 中没有传感器,因此用一个范围为75~150分压电路代替传感器的输出电流,使的仿真得以进行。(滑动变阻器) 2.2传感器接口电路设计 最小系统 复位电路 A/D 转换电路 测量电压输入 显示系统 A T89C51 P0 P1 P1 P2

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类

智能压力传感器的设计

密级: NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR (2009—2013年) 题目智能化压力传感器的设计 学院:环化学院系测控系 专业班级:测控技术与仪器093班 学生姓名:钟刚学号: 5801209114 指导教师:刘诚职称:讲师 起讫日期: 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期: 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□,在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 (请在以上相应方框内打“√”) 作者签名:日期: 导师签名:日期:

传感器及转换器形成系统的“前端”,没有它,许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中(如石油和天然气的生产、配电工业)。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。 本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用,对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。 完善智能化软件,实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性,使智能化程度尽可能的提高。 关键词:传感器;压力;智能化。

什么是汽车胎压监测系统

什么是汽车胎压监测系统(TPMS)? TPMS是汽车轮胎压力监视系统“Tire Pressure Monitoring System”的英文缩写形式,主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全。 汽车为什么要安装汽车胎压监测系统? 在汽车的高速行驶过程中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计,在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的,而在美国这一比例则高达80%。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析,保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而TPMS——汽车胎压监测系统毫无疑问将是理想的工具。 汽车轮胎压力监视系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压,并对各轮胎气压进行显示及监视,当轮胎气压太低或有渗漏时,系统会自动报警。 当年,由于凡世通(Firestone)轮胎的质量问题,造成了超过100人死亡和400人受伤,此事引起了业界和美国政府的高度关注,普利斯通/凡世通公司被迫收回650万只轮胎。据美国汽车工程师学会最近的调查,美国每年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的,另外,每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。由于每年造成的经济损失巨大,美国政府要求汽车制造商加速发展TPMS系统,以求减少轮胎事故的发生。2000年11月1日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案,要求2003年后所有的新车都需把这种系统作为标准配置。 许多欧洲的汽车厂商已将TPMS装配于自己的车型之中,随着中国汽车市场的发展壮大,汽车越来越多地进入普通家庭,汽车的使用安全性更成为有车一族重点考虑的因素。 安装汽车胎压监测系统有什么好处? (1)有效防止爆胎 (2)有效避免缺气行驶造成的轮胎损毁 (3)有效避免油耗增加 (4)确保车辆最佳操控性能 (5)避免车辆部件非正常磨损 汽车胎压监测系统(TPMS)的分类 目前装置于车辆上的胎压监测系统分为两种,一种使用ABS传感器的间接量测系统,另一种为使用设置在轮胎上的无线接口传感器的直接量测系统。

基于单片机的智能压力检测系统的设计—-毕业论文设计

题目:基于单片机的智能压力检 测系统的设计

基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据和命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。 关键词:压力;AT89C51单片机;压力传感器;A/D转换器;LED显示;

Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;

汽车胎压检测器

汽车轮胎气压检测器 汽车安全被广泛关注及检测器的重要性 随着汽车行业的飞速发展,汽车市场的不断升温,与之相关的电子技术也得到时了迅速发展及广泛应用?汽车技术的成熟使得汽车销售及使用不断壮大,现代汽车的行驶速度也随着路况的提高,汽车性能的提高而不断提升。而由于突发性道路交通事故的频繁发生,人们对汽车安全的关注度也日益提高。随着人类文明的进步,汽车成为了人们日益重要的交通和运输工具,但是随着车辆的增多,车速的提高,汽车行驶安全性变成了日渐突出的且必需关注的问题。 在汽车的高速行驶过程中,轮胎故障是驾驶人员最为担心和最难预防的,也正是突发性交通事故的主要祸首。有调查数据显示2008我国发生的交通事故有265204起,死亡人数73848,受伤人数304919, 2009年全年交通事故有23800 起,死亡67159,受伤275125。在巨大的伤亡数据背后也包含有巨大的经济损失。而分析显示因汽车轮胎漏气爆胎引发的严重交通事故占总事故的45.7%,而在高速公路上这一比例则高达60%-70%是各种事故中比例最高的一种.据测试,汽车在时速160公里以上行驶时发生爆胎事故,驾乘人员的死亡率为100%爆胎已与疲劳驾驶,超速行驶并列为中国道路交通的三大杀手,怎样防止爆胎已成为汽车 安全的第一大重要课题。 权威的研究结果表明,保持标准的轮胎气压和及时发现轮胎故障是防止爆胎的关键,这就使对轮胎充气压力实行监测显得非常重要。 汽车爆胎原因 爆胎是一种复杂的轮胎破坏现象,其原因是多方面的。据统计和专家分析, 引起汽车爆胎的原因主要有负荷、气压、速度、胎面温度、路面、车架、轮毂等。 综合起来爆胎主要有四大祸因: 1、轮胎漏气,轮胎因被铁钉或尖锐物刺扎导致渗漏气、慢撒气引起爆胎。 2轮胎气压过高.使胎内帘线受力过度而变形,轮胎弹性下降使汽车行驶中负荷加大,还会加快胎冠磨损。如受到冲击很易爆裂。 3、轮胎气压过低,会使胎体增大变形,造成胎侧开裂,同时使轮胎接地面积增大,加快胎肩的磨损,也会导致过度摩擦生热,使橡胶老化、帘线折断,最终导致爆胎。特别是当汽车在高速行驶(速度超过120KM/H时,还容易产生“谐振动”现象而引发巨大的谐振作用力,此作用力最容易导致受伤的轮胎产生突然爆胎现象,由于此现象发生于高速行驶时,危害极大。轮胎气压缺气行驶,轮胎的下沉量增大,在急拐弯时容易投生“胎壁着地”的现象,而胎壁是轮胎最薄弱的地方,“胎壁着地”最容易导致发生突然爆胎现象。 设计的思路、意义及应达到的技术要求 本文设计了一种汽车轮胎压力监测系统,该系统能够对轮胎的参数进行实时监测,当发现轮胎压力参数异常时,及时采取报警措施,从而避免交通事故的发生。在监测到气压偏高或者偏低时,对驾驶人员作出警报提醒. 本文对系统的电源部分,解决系统电路,供电,信号采集,信号处理及执行调 节等关键技术问题。结果表明,该系统切实可行,成本,通信距离及可靠性方面均达到指标。

压力传感器的毕业设计英语论文

The Basic knowledge of Sensor and Development of Sensor The Basic knowledge of Sensor A transducer is a device which converts the quantity being measured into an optical, mechanical, or-more commonly-electrical signal. The energy-conversion process that takes place is referred to as transduction. Transducers are classified according to the transduction principle involved and the form of the measured. Thus a resistance transducer for measuring displacement is classified as a resistance displacement transducer. Other classification examples are pressure bellows, force diaphragm, pressure flapper-nozzle, and so on. 1、Transducer Elements Although there are exception ,most transducers consist of a sensing element and a conversion or control element. For example, diaphragms,bellows,strain tubes and rings, bourdon tubes, and cantilevers are sensing elements which respond to changes in pressure or force and convert these physical quantities into a displacement. This displacement may then be used to change an electrical parameter such as voltage, resistance, capacitance, or inductance. Such combination of mechanical and electrical elements form electromechanical transducing devices or transducers. Similar combination can be made for other energy input such as thermal. Photo, magnetic and chemical,giving thermoelectric, photoelectric,electromaanetic, and electrochemical transducers respectively. 2、Transducer Sensitivity The relationship between the measured and the transducer output signal is usually obtained by calibration tests and is referred to as the transducer sensitivity K1= output-signal increment / measured increment . In practice, the transducer sensitivity is usually known, and, by measuring the output signal, the input quantity is determined from input= output-signal increment / K1. 3、Characteristics of an Ideal Transducer The high transducer should exhibit the following characteristics a) high fidelity-the transducer output waveform shape be a faithful reproduction of the measured; there should be minimum distortion. b) There should be minimum interference with the quantity being measured; the presence of the transducer should not alter the measured in any way. c) Size. The transducer must be capable of being placed exactly where it is needed.

智能压力传感器的设计说明

前言 (1) 1 压力传感器 (1) 1.1压力传感器的简介 (1) 1.2 压力传感器的种类 (1) 1.3压力传感器的结构与特点 (1) 2 智能压力传感器 (1) 2.1智能压力传感器的构造 (1) 2.2智能压力传感器的作用 (2) 2.3智能压力传感器的优势 (2) 与传统传感器相比,智能压力传感器的特点是: (2) 2.4智能压力传感器的前景 (3) 3 智能压力传感器的系统设计 (3) 3.1系统结构整体设计 (3) 3.2系统的特点 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1前端传感器模块 (4) 4.2信号调理电路模块 (5) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4微处理器 (8) 4.5显示模块 (9) 4.6温度补偿模块 (11) 4.7 硬件设计原理图 (11) 5软件程序设计 (16) 5.1软件程序语言介绍 (16) 5.2程序流程图 (16) 5.3 C语言程序设计 (16) 6问题与探究 (16) 7总结.......................................... 错误!未定义书签。

参考文献 (17)

前言 压力传感器是目前最为大众常见所知的传统传感器,这种传感器以压力形变为指标体现压力变化,这种结构传感器存在质量大,敏感度低,不能和电路器件相连使用等缺陷。随便科技的进步,半导体的迅猛发展,半导体压力传感器的诞生弥补了这些不足,半导体压力传感器,不仅体积小,重量轻,而且可以和电路元器件配套使用,从而大大的提高了智能化和可操作性。压力传感器大大的推动了传感器的发展,让人们能够更好的实现压力体现发展。 1 压力传感器 1.1压力传感器的简介 压力传感器是最为普遍的一种传感器,大多使用在各种自动化环境中,涉及到电力石化,军工科技,船舶制造,数码产品等多方面。一般压力传感器都是用模拟信号转换成输出信号,将输出信号转换为数值表现。这种转换方式大大的提高了工作效率。进而为智能化提供了强有力的发展基础。 1.2 压力传感器的种类 压力传感器通常分为以下几种:1;电容式,2;电阻式,3;压电式,4;电感式,5;智能式。智能式传感器是通过和微处理器相连,与传感器相结合,从而产生了智能化效果,它具有信号处理,信号记忆和逻辑思辨的能力。 1.3压力传感器的结构与特点 本次论文采用差压式电容传感器,电容式传感器灵敏度高,性价比高,操作简单,质量高,过载能力强,在极端环境下,能够稳定工作,提供持续的传感能力,保证了整个元器件工作,并把环境影响降到最低,特点鲜明。 2 智能压力传感器 2.1智能压力传感器的构造 智能压力传感器是利用精密机械制造工艺和集成电路原理,将智能芯片和传感器紧密结合在一个半导体原件上,与传统传感器相比,智能式传感器体积更小,质量小,适用围更大。整个智能压力传感器结构如下图所示;

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