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傳感器設計論文范文第1篇

藍牙技術為藍牙特別興趣小組（SIG，SpecialInterestGroup）在1998年提出。它是一種新的短距離無線通信協(xié)議，是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放標準，目的是以無線的方式取代現(xiàn)有的有線接口。其優(yōu)勢在于：具有很強的移植性，可應用于多種通信場合；硬件集成應用簡單，成本低廉，實現(xiàn)容易，而且易于推廣；藍牙功耗低，對人體危害??；采用擴頻跳頻技術，抗干擾能力強，增加了信息傳輸?shù)陌踩?。藍牙系統(tǒng)支持點對點和一點對多點的通信。在一點對多瞇的連接方式中，多個藍牙單元共享一條信道，采用同一跳頻序列。各個藍牙設備構成的網(wǎng)絡稱為匹克網(wǎng)（Piconet）。匹克網(wǎng)中藍牙設備以主從方式實現(xiàn)通信。由于藍牙設備的物理尋址地址為3位，因此在同一時刻，匹克網(wǎng)最多只能激活8位設備（1主7從）；但不同時刻，多個匹克網(wǎng)可以構成一個可重疊的散射網(wǎng)絡結構。藍牙通信的有效半徑和其輸出的功率有關：當輸出功率是2類（2.5mW/4dB）時，通信范圍為15m；如果增加其功率到1類（4mW/20dB）時，就能使通信范圍達到100m。

2基本標準和協(xié)議的傳感器結構模型

基于IEEE1451.5和藍牙協(xié)議的無線網(wǎng)絡化傳感器由STIM、藍牙模塊和NCAP三部分組成，其體系結構如圖1所示。此方案的實現(xiàn)，相當于在IEEE1451.2的結構模型上取代了原有的TII接口。采用無線的藍牙協(xié)議實現(xiàn)連接，類似于實現(xiàn)了一個無線的STIM和無線NCAP接收終端的模式。通過在原有的STIM和NCAP中嵌入了藍牙模塊，構成的無線NCAP和無線STIM，以點對多點在藍牙匹克網(wǎng)以主從方式實現(xiàn)相互通信。

與典型的有線方式相比，上述無線網(wǎng)絡模型增加了兩個藍牙模塊。對于藍牙模塊部分標準的藍牙對外接口電路一般使用RS232或USB接口，而TII是一個控制鏈接到它的STIM的串行接口。因此，必須設計一個類似于TII接口的藍牙電路，構造一個專門的處理器來完成控制STIM和轉換數(shù)據(jù)到藍牙主控制接口HCI（HostControlInterface）的功能。

3藍虎無線抄表傳感器的設計

基于上述無線傳感器結構模型給出的無線抄表傳感器的結構原理，如圖2所示。整個傳感器核心部件是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的前端STIM部分和實現(xiàn)網(wǎng)絡接口的NCAP部分。STIM完成數(shù)據(jù)的采集和處理（濾波、校準等），NCAP完成傳感器的網(wǎng)絡接口，實現(xiàn)對PSTN電話互網(wǎng)連。STIM和NCAP之間用藍牙無線接口連接。STIM選用8位處理器實現(xiàn)，而NCAP的網(wǎng)絡接口通過8位的處理器和內(nèi)嵌Modem的形式實現(xiàn)。

（1）NCAP部分硬件設計

抄表傳感器NCAP硬件部分選用的處理器、藍牙模塊和內(nèi)置Modem分別是Winbond公司的W78E58處理器、Erricsson公司ROM101008系列藍牙模塊以及OKI公司的調(diào)制解調(diào)芯片MSM7512B。

圖3

由于系統(tǒng)中藍牙模塊接口采用的是RS232串口，同時處理器和內(nèi)置Modem的通信接口也要用到RS232串口，因此我們選用W78E58處理器。該處理器具有雙串口。ROK101008系列藍牙模塊遵從藍牙1.1規(guī)范，是一個點對多點的通信模塊。該模塊可以同時和在其范圍內(nèi)被連接的7個藍牙從設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。MSM7512B為OKI公司推出的FSK模式調(diào)制解調(diào)器芯片，通過設置引腳MOD2和MOD1選擇四種工作模式的一種。MT8888C作為DTMF接收器時，DTMF信號從IN+和IN-輸入，一旦信息被寫入到接收寄存器中，MT8888C將置位狀態(tài)豁口中接收寄存器滿標志位和IRQ/CP端電平來通知控制器準備接收數(shù)據(jù)；MT8888C作為DTMF發(fā)送器時，數(shù)據(jù)被寫入發(fā)送寄存器，經(jīng)內(nèi)部轉換合成DTMF信號從TONE端輸出。本處采用中斷方式檢測DTMF振鈴信號。圖3為藍牙抄表傳感器NCAP部分的硬件電路原理。

（2）抄表傳感器NCAP部分軟件設計

抄表傳感器NCAP部分的軟件設計，主要是在單片機上完成兩部分功能的程序編制：一是初始化藍牙模塊，使抄表傳感器NCAP部分上主設備模塊和所有范圍內(nèi)的從設備模塊建立連接；二是驅動MSM7512B和MT8888C工作，實現(xiàn)與PSTN的連接。

①藍牙模塊初始化。參照008藍牙模塊的工作方式，即通過單片機向藍牙模塊發(fā)送HCI（HostContr

olerInterface）分組。HCI指令包括指令分組、數(shù)據(jù)分組和事件分組。具體格式為：操作碼+參數(shù)總長+參數(shù)0+……+參數(shù)N。

如下給出主、從設備間實現(xiàn)ACL數(shù)據(jù)連接的HCI指令（字符對應相應指令的操作碼，由前10位和后6位兩部分組成，括弧內(nèi)為該指令的參數(shù)）：從設備上電后實現(xiàn)查詢使能進行復位Write_scan_enable(0x3)。主設備發(fā)送查詢HCI指令Inquiry(0x9c8b33,8,0)，假定從設備的地址為0x000000000000,則建立ACI連接的HCI指令為Creat_Connection(0x000000000000,0xcc18,0,0,0,0)。從設備接收連接請求指令為Accept_connection_request(0x111111111111,0)，假定主設備的地址為0x111111111111。這樣主從設備之間即建立了ACL數(shù)據(jù)連接。其中Inquiry對應的操作碼為：0x0001,0x01。具體指令參見藍牙規(guī)范。②初始化MSM7512B和MT8888C。首先使能MSM7512B，選擇模式1。值得注意的是，復位MT8888C時，必須將上電后延時100ms。具體復位方式參見MT8888C數(shù)據(jù)手冊。

如下給出單片機的初始化程序及外部中斷0的服務程序。

/*初始化程序*/

TCON=0x40H;//Timer1使能

TMOD=0x20H;//Timer1為定時器，8位自動重裝TH1到TL1

CKCON=0x30H;//Timer1和Timer2時鐘為1/12CLOCK

SCON=0x50H//串口0模式1，波特率由Timer2決定

IE=0xD1H;//使能中斷（串口1和串口2以及INT0）

SCON1=0x50H;//串口1模式1，波特率由Timer1決定

T2CON=0x34H;//Timer2自動重裝RCAP2L到TL2，RCAP2H到T2H

WDCON=0x02H//Watchdog復位使能

TL1=0xFDH;TH1=0xFDH;TL2=0xFDH;TH2=0x00H;

RCAP2L=0xFAH;RCAP2H=0x00H;

/*初始值設置，設置串口1和串口2的波特率為9600bps*/

Init_008();//初始化藍牙模塊

Reset_mt8888c();//復位MT8888C

P1^0=1;P0=0x00H;//使能MSM7512，選擇模式1

/*外部中斷0的服務程序*/

voidservice_int0()interrupt0

{SendRecord();//傳送監(jiān)測記錄……}

（3）STIM的設計

大多數(shù)傳大吃一驚器的STIM部分設計相對簡單，因為電表數(shù)據(jù)采集的功能比較單一。圖4為STIM數(shù)據(jù)采集部分的原理框圖。

硬件設計時，電表數(shù)據(jù)采集部分和傳統(tǒng)的有線方式一樣，只是硬件上增加了藍牙模塊作為和上層藍牙傳感器NCAP的無線接口。數(shù)據(jù)采集部分經(jīng)光電轉換后的數(shù)字脈沖接到單片機的計數(shù)器口，實現(xiàn)計數(shù)，然后將必要的電表數(shù)據(jù)量送至藍牙模塊。單片機遷移家長普通的8031即可，模塊選用的是ROK101008系列。軟件上除了要注單片機上完成數(shù)據(jù)采集的部分程序外，上電時還應該初媽嘩藍牙模塊，使模塊能夠在其有效范圍被搜索連接。數(shù)據(jù)采集部分程序主要是實現(xiàn)對計數(shù)器的計數(shù)，同時轉換成電表參量，然后徑藍牙模塊送到NCAP。

4基于藍牙抄表傳感器的抄表系統(tǒng)

傳感器設計論文范文第2篇

【關鍵詞】電渦流；傳感器；單片機

1.引言

現(xiàn)代社會是信息化的社會，人們的主要交流和溝通都是通過對信息的傳遞、處理而進行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應外界信息的方式，能夠將相應的需要采集的信息轉換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現(xiàn)代的控制測量系統(tǒng)中具有不可缺少的作用。

本論文主要介紹的是電渦流式位移傳感器。電渦流式位移傳感器屬于電感式位移傳感器的一種，是基于電渦流效應而工作的傳感器，具有很多優(yōu)點：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應以及較高的靈敏度等等。

該傳感器還具有很強的抗干擾能力，相比而言，傳統(tǒng)的傳感器具有非線性誤差，要求工作環(huán)境恒定或者價格較高[1]。

2.電渦流式微位移傳感器

2.1 傳感器發(fā)展歷程

國外在工業(yè)化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產(chǎn)領域，在航天和軍事領域也有十分領先的傳感器應用。之后伴隨各個國家的機械、自動化、計算機等信息產(chǎn)業(yè)如日中天，歐美國家以及亞洲的日本都對世界的傳感器具有相當重要的影響。

我國主要是在1960年開始對傳感器進行開發(fā)工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發(fā)，并實施了“八五”、“九五”等國家計劃，使得其取得了十分矚目的應用成就。然而我們也應該清醒地意識到，我國在傳感器的基礎制造工藝等方面還不能和發(fā)達國家相提并論，許多核心技術以及芯片都要進口。與此同時，我們的傳感器在國際上沒有太大競爭力，產(chǎn)品研發(fā)和更新速度很低，缺少實用創(chuàng)新性[2]。

2.2 傳統(tǒng)傳感器缺點

以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來，具有以下幾個方面的嚴重不足：

（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時間而漂移；

（2）環(huán)境會干擾參數(shù)，使得測量結果發(fā)生漂移；

（3）因結構尺寸大，而時間響應特別差；

（4）易受噪聲干擾、信噪比低；

（5）靈敏度或者分辨率不夠理想。

2.3 電渦流式微位移傳感器

本論文所要介紹的電渦流位移傳感器，其工作原理是利用了渦流效應。該類型的傳感器，通過渦流效應使相應的位移的變化，轉換成線圈的阻抗值變化；之后利用特定的電路將線圈阻抗值變化轉換成為電壓的變化，再進行檢測和輸出，根據(jù)相應的公式或者經(jīng)驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優(yōu)點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態(tài)響應。該傳感器廣泛應用在測量振動和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號與位移的變化量是線性的關系，公式是ΔS=K?ΔV。其中K是系統(tǒng)的比例常數(shù)，在不同的傳感器中根據(jù)系統(tǒng)結構的不同是不一樣的。

2.4 電渦流式位移傳感器測量原理

公式能夠精確描述該原理。我們根據(jù)公式可以得知，在其他條件不變的情況下，Z（線圈的阻抗）與S一一對應。電渦流傳感器測量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號激勵過程中，傳感器會依據(jù)位移變化而產(chǎn)生電壓的變化。

3.測量系統(tǒng)的硬件設計

3.1 主控芯片

本論文設計的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機。MSC-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的AT89S52單片機就是基于這款單片機的。MSC-51單片機的基本架構被ATMEL公司購買，繼而在其基本內(nèi)核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內(nèi)核的單片機具有很多優(yōu)點，因此無論是在工業(yè)上還是在一些電子產(chǎn)品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統(tǒng)中占據(jù)很大市場[4]。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。AT89S52單片機具有最大能夠支持的64K外部存儲擴展，同時還具有8K字節(jié)的Flash空間。該單片機具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5V。

3.2 顯示模塊

本論文設計的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對于數(shù)碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來顯示其測量處理后的數(shù)據(jù)。

4.測量系統(tǒng)的軟件設計

本論文的主程序循環(huán)采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統(tǒng)軟件是指完成系統(tǒng)設計功能的軟件。為了提高系統(tǒng)的實時性、可靠性，在編寫系統(tǒng)應用軟件時，主要考慮以下兩方面：

（1）提高系統(tǒng)抗干擾性能。在工業(yè)現(xiàn)場不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統(tǒng)除了在硬件上硬件復位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術、延時消抖技術以及對位移大小采樣值進行中值濾波的數(shù)字濾波方法，進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

（2）采用模塊化編程。將系統(tǒng)的應用程序分為若干個功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個功能模塊程序調(diào)通后，再把各個功能模塊結合起進行聯(lián)調(diào)，這大大減少了調(diào)試時間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。

5.總結

電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應的傳感器，能夠將位移的變化轉換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統(tǒng)傳感器的發(fā)展歷程，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優(yōu)勢，并基于單片機設計了測量系統(tǒng)。

參考文獻

[1]譚祖根，汪樂宇.電渦流檢測技術[M].北京：原子能出版社，1986.

[2]于鵬，許媛媛.利用插值法和曲線擬合法標定電渦流傳感器[J].中國測試技術，2007，1（33）.

傳感器設計論文范文第3篇

【關鍵詞】傳感器；智能化；神經(jīng)網(wǎng)絡；自補償

【基金項目】論文受到成都信息工程大學校級項目KYTZ201521，Y2013062，Y2015015以及“傳感器與檢測技術”精品課程建設項目的資助。

一、引言

現(xiàn)代傳感器技術是在傳統(tǒng)傳感器技術的基礎上發(fā)展而來，廣泛結合了信息處理技術、通信技術及微電子技術等[1]，將傳感器提升至 “系統(tǒng)”級別。

開設現(xiàn)代傳感器技術課程，需要在具備經(jīng)典傳感器知識的基礎之上，進一步掌握智能傳感器的相關知識，了解集成電路工藝、統(tǒng)計學習理論和現(xiàn)代信號處理技術等[2]。該課程的內(nèi)容涉及智能傳感器系統(tǒng)的硬件構成，智能化功能的軟件實現(xiàn)方法，以及多元回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡技術和支持向量機技術等數(shù)據(jù)挖掘方法。學生可以通過自主設計型實驗加深對智能傳感器的理解。而智能傳感器的軟件實現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘方法的仿真都具備充分的靈活性，學生可以結合PC機在課堂上和課后進行實驗研究[3]。

二、自主設計實驗

現(xiàn)代傳感器技術的課程介紹了新型智能傳感器的概念、構成方式及具有的功能，重點在于智能傳感器的集成化和智能化實現(xiàn)方法。

智能傳感器集成化的實現(xiàn)涉及微電子技術等相關內(nèi)容，對于非微電子專業(yè)的學生來說很難具備此方面的扎實基礎，不易開展自主設計型實驗。并且此部分內(nèi)容的相關實驗對硬件要求較高，不利于在不同專業(yè)和高校的推廣。

智能傳感器智能化的實現(xiàn)方式多樣，有硬件實現(xiàn)，也有軟件實現(xiàn)。軟件實現(xiàn)方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡技術、支持向量機技術、粒子群算法和小波分析等數(shù)據(jù)挖掘方法中的智能算法。這些智能算法的仿真工具眾多，算法設計靈活且多樣，可以讓學生在完成課程實驗的同時，通過自主設計進一步發(fā)掘算法的優(yōu)化方法，加深對知識的理解。

本論文將舉例說明現(xiàn)代傳感器技術課程在智能傳感器智能化實現(xiàn)方面的自主設計實驗的開設方法。

例如，開設題為“基于神經(jīng)網(wǎng)絡方法的傳感器溫度自補償模塊設計”實驗。對于會受溫度影響的傳感器，要降低工作環(huán)境溫度的影響，就需要設計自補償模塊，補償?shù)姆椒ㄓ卸喾N，這里選用神經(jīng)網(wǎng)絡方法。首先，學生需要選定實驗對象，即傳感器，比如某款壓阻式壓力傳感器，然后獲取不同溫度狀態(tài)下傳感器靜態(tài)標定數(shù)據(jù)，根據(jù)標定數(shù)據(jù)制作樣本，輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡。學生可以根據(jù)需要選擇不同的神經(jīng)網(wǎng)絡，比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡等[4]。實驗編程時可于利用現(xiàn)有的工具箱進行輔助編程，也可以完全自行編程。

以上實驗只考慮了溫度這一個干擾量的影響。通常影響傳感器的不止一個干擾量，還可能存在兩個或多個干擾量的影響。神經(jīng)網(wǎng)絡方法可以用來降低兩個或者是多個干擾量的影響。此外，學生還可以用支持向量機技術來設計智能化軟件模塊，用于降低多個干擾量的影響。例如，可開設題為“基于支持向量機方法的降低多個干擾量影響的傳感器智能模塊設計”。該實驗的過程是先選定存在交叉敏感的傳感器作為實驗對象，進行多維標定實驗獲取樣本數(shù)據(jù)，再利用支持向量機方法建立數(shù)據(jù)融合模型，從而消除或是降低多個干擾量的影響。支持向量機的功能包括分類和回歸等，因此學生還可以結合其分類的功能設計其他傳感器智能模塊。

學生在進行智能算法的課程實驗時，可以選擇自帶工具箱中豐富的仿真工具，也可以自行編程實現(xiàn)算法。本論文采用Matlab軟件為仿真工具實現(xiàn)算法。

三、實驗示例

（一）基于神經(jīng)網(wǎng)絡方法的傳感器溫度自補償模塊設計

本實驗選定壓阻式壓力傳感器作為實驗對象，目標如下。

1.基于神經(jīng)網(wǎng)絡技術設計溫度補償模塊，消除工作環(huán)境溫度對傳感器的影響。

2.實驗過程需對多個樣本進行實驗，提高補償模塊的適應性，即在滿足壓力量程的情況下對不同的工作溫度進行補償。

3.溫度補償模塊的設計可以使用多種神經(jīng)網(wǎng)絡方法，并進行對比，得到消除溫度影響最好的方法。

實驗步驟如下。

1.二維標定實驗

用標定實驗來獲取原始實驗數(shù)據(jù)。由于實驗條件和實驗時間的限制，有些學生無法進行此步驟。學生也可以通過教材或者相關論文來獲取原始數(shù)據(jù)，但是必須在實驗報告中注明數(shù)據(jù)的來源。

2.數(shù)據(jù)預處理與樣本制作

用上一步中獲取的原始數(shù)據(jù)來制作樣本。通常先將原始數(shù)據(jù)進行歸一化處理，用歸一化之后的數(shù)據(jù)制作樣本。神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本包括訓練樣本和測試樣本。

3.訓練神經(jīng)網(wǎng)絡

將訓練樣本輸入到編好的神經(jīng)網(wǎng)絡算法，可以是BP神經(jīng)網(wǎng)絡和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡等，得到訓練后的模型。

4.測試神經(jīng)網(wǎng)絡

用測試樣本檢驗訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡模型。如果得到的效果不好，可以適當?shù)卣{(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡的參數(shù)，改善補償效果。

5.更換訓練樣本和測試樣本后重復第三和第四個步驟

不同樣本得到的結果往往差異較大，實驗中需要更換訓練樣本和測試樣本后進行多次重褪笛椋用以提高神經(jīng)網(wǎng)絡模型的適應性。

6.換一種神經(jīng)網(wǎng)絡方法重復第五個步驟

同一樣本采用不同的神經(jīng)網(wǎng)絡方法可能得到不同的補償結果，實驗中可以嘗試對比不同的神經(jīng)網(wǎng)絡方法，或者通過優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡的方法改善補償效果。

（二）基于支持向量機方法的降低多個干擾量影響的傳感器智能模塊設計

本實驗的目標如下。

1.利用支持向量機的處理分類和回歸問題的功能，對傳感器交叉敏感的數(shù)據(jù)進行分析，用以抑制交叉敏感現(xiàn)象。

2.嘗試修改支持向量機的程序，例如更換核函數(shù)或改變分類策略，得到不同的測試結果。

3.制備多組樣本數(shù)據(jù)，對不同的樣本數(shù)據(jù)進行測試，用以檢驗算法的適應性。

實驗步驟如下。

1.樣本數(shù)據(jù)制作

根據(jù)確定的實驗對象，采集或制備樣本數(shù)據(jù)。制作好的樣本數(shù)據(jù)將分為訓練樣本和測試樣本兩部分。訓練樣本與測試樣本的格式保持一致。

2.算法設計

利用支持向量回歸（Support Vector Regression，SVR）或支持向量分類（Support Vector Classification，SVC）算法，處理樣本數(shù)據(jù)。利用多種策略測試算法優(yōu)劣。

例如在支持向量分類算法中，有兩種處理多分類問題的策略， 一種是“一對一（one agaist one， 1A1）”， 另一種是“一對多（one agaist all， 1AA）”。實驗中可測試不同策略的算法。支持向量機可選取多種核函數(shù)，包括線性核函數(shù)、多項式核函數(shù)和徑向基（Radial Basis Function，RBF）核函數(shù)等。目前尚缺乏一種選取核函數(shù)的標準方法。實驗中可以通過更換核函數(shù)來測試它們的不同效果，用以選取最優(yōu)的方案。

可以采用不同的支持向量機工具箱，例如SVM and Kernel Methods Matlab Toolbox工具箱，或者自行編程。

在算法設計的過程中，通過對訓練樣本進行訓練和對測試樣本進行測試，得到每一次的結果。同一算法必須經(jīng)過多個訓練樣本和測試樣本的檢驗。更換算法策略后，再重復以上步驟。

3.效果評價

用抑制交叉敏感的結果對比最初的傳感器數(shù)據(jù)，對算法效果進行綜合評價。

（三）實驗方案

結合以上實例，可以設計出自主實驗的方案，具體如下：自行查閱資料進行神經(jīng)網(wǎng)絡分析法和支持向量機法的設計，兩種算法選擇其一即可。

實驗步驟如下：（1）安裝matlab軟件；（2）熟悉matlab軟件的使用方法；（3）查閱資料進行項目設計；（4）選取神經(jīng)網(wǎng)絡分析法和支持向量機法之一進行項目設計；（5）根據(jù)設計要求編寫算法，并仿真；（6）對算法效果進行綜合評價。

需要注意的是，利用神經(jīng)網(wǎng)絡分析法和支持向量機法在智能傳感器系統(tǒng)的智能化功能實現(xiàn)方法上進行項目設計的時候，數(shù)據(jù)來源要有出處，應用范圍要明確。

四、結論

現(xiàn)代傳感器技術課程通過開設自主設計型實驗可以提高學生的學習興趣，加深學生對知識的理解。該課程涉及的神經(jīng)網(wǎng)絡技術、支持向量機技術、主成分分析和小波分析等方法可以較為靈活地開設自主設計實驗，加強學生的動手能力。本論文以“基于神經(jīng)網(wǎng)絡方法的傳感器溫度自補償模塊設計”實驗為例說明了自主設計實驗的方案。實驗采用Matlab軟件設計，方案可行。

【參考文獻】

[1] 張鵬，吳東艷，張凌志.項目教學法與傳感器課程改革探索[J]. 中國電力教育，2014（05）：78-79.

[2] 王興君，毛敏.智能傳感器課程建O及教學研究[J]. 電子測試，2016（07）：172-173.

傳感器設計論文范文第4篇

關鍵詞：單片機，溫度傳感器，遠程監(jiān)控與測量

 

1.研究的目的與意義

本研究以溫度采集及轉換，單片機處理和監(jiān)控，無線傳輸為核心，可用于航空航天系統(tǒng)中，倉儲溫度監(jiān)測及環(huán)境監(jiān)測，礦井里的溫度采集等。免費論文?？焖俜奖悴⑶铱梢詫崿F(xiàn)遠程采集，具有較高精確度，另外加有存儲單元，可以對溫度數(shù)據(jù)進行存儲對比，以備不時之需。在該系統(tǒng)中還添加報警系統(tǒng)，自動提醒不正常溫度，以免發(fā)生不必要的危險。由于采用ZigBee無線傳輸裝置，可以遠距離測溫，因此可用于危險區(qū)域，例如：高壓區(qū)，工廠，大型機器內(nèi)部溫測等，還可采集低溫。另外還適用于家庭防火災，火災內(nèi)部溫度探測和溫度監(jiān)控，有助于滅火的開展和搶救人員和財產(chǎn)以及預測火勢的發(fā)展等。

在現(xiàn)代社會中溫度在航空航天，工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護和安全生產(chǎn)等方面都是最基本的監(jiān)測參數(shù)之一，但是在某些環(huán)境下溫度檢測比較危險。因而需要一個智能檢測和監(jiān)測系統(tǒng)來代替危險的工作，本系統(tǒng)就可以很好的解決此問題，不僅可以實時的對溫度進行遠程檢測監(jiān)控，還可以在十分惡劣的環(huán)境下工作，測量結果精度高，并且對所測數(shù)據(jù)可以直接通過USB接口傳給電腦存儲或者直接存入外設存儲單元，同時加報警裝置，在溫度不正常給予提醒，從而將損失減少到最低。為滿足對溫度記錄的要求（高精度、自動控制、經(jīng)濟實用），系統(tǒng)實現(xiàn)了對現(xiàn)場環(huán)境溫度的不間斷測量與監(jiān)控，讓您通過監(jiān)控中心可以直觀看到溫度實時變化，做到足不出戶即可了解各被測點的溫度。在那些需要對溫度監(jiān)控和測量的地方放置無線溫度采集器，然后由監(jiān)控中心通過軟件對無線采集器進行控制，代替過去由人工來完成的溫度數(shù)據(jù)采集任務；同時監(jiān)控中心對無線溫度采集器傳輸來的溫度數(shù)據(jù)進行存儲和查詢統(tǒng)計。本系統(tǒng)使用方便，操作簡捷，已經(jīng)在許多領域中得到廣泛的使用

2.國內(nèi)外本項目的研究狀況

溫度在工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護和安全生產(chǎn)等方面都是最基本的監(jiān)測參數(shù)之一，因此其檢測裝置也得到的長足的進步和發(fā)展。免費論文。例如美日生產(chǎn)的管纜熱電阻溫度傳感器可測溫度高達1000℃，精度0.5級，清華大學的“光纖黑體腔溫度傳感器”可在400～1300℃間靈敏度可達0.1℃。隨著科技的進步和新材料的發(fā)現(xiàn)，新一代的溫度傳感器也在不斷出現(xiàn)和完善，如利用核磁共振的溫度檢測器，可測量出千分之一開爾文，而且輸出信號適于數(shù)字運算處理，在常溫下可作為理想的標準溫度。此外還有熱噪聲溫度傳感器、激光溫度傳感器等諸多發(fā)展。智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)，它在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。如由美國DALLAS半導體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進制數(shù)據(jù)，其分辨力高達0.03125°C,測溫精度為±0.2°C。此外新型智能溫度傳感器的功能也在不斷增強。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘(RTC),使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲器，可存儲用戶的短信息。免費論文。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。

無線傳輸技術ZigBee是在工業(yè)自動化、家庭智能化和遙控監(jiān)測領域對無線通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖鲩L的情況下應運而生的，它采用IEEE802.15.4協(xié)議，具有功耗低，成本低等特點，還可以方便的實現(xiàn)自動移動的AdHoc網(wǎng)絡。目前市場上的RF芯片供應商主要還是TI、EMBER、FREESCAIE及JENNIC，國產(chǎn)廠商在這個方面仍然是空白。鑒于ZigBee技術在功耗、組網(wǎng)技術等方面的出色能力，受到各國政府、軍方、科研機構和跨國公司的廣泛關注和高度重視，隨著其技術的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡將會逐漸的深入生活的每個方面。

3.無線網(wǎng)絡溫度采集可以實現(xiàn)如下功能

（一）數(shù)字信號通過單片機分析處理，通過ZigBee無線傳輸模塊，可實現(xiàn)無線傳輸功能。（二）接收模塊得到的數(shù)字信號通過單片機處理，可在LCD FC12864上可進行當前溫度顯示，可實現(xiàn)數(shù)字顯示功能。（三）外部存儲單元可對過去溫度進行存儲，以便隨時調(diào)用，可實現(xiàn)存儲功能。（四）由于有無線傳輸，可以實現(xiàn)遠程對溫度進行監(jiān)控和測量 存儲，安全可靠，而且速度快精度高。（五）系統(tǒng)實現(xiàn)了對現(xiàn)場環(huán)境的不間斷溫度測量與監(jiān)控，讓您通過監(jiān)控中心可以直觀看到溫度實時變化，做到足不出戶即可了解各被測點的溫度。在那些需要對溫度監(jiān)控和測量的地方放置無線溫度采集器，然后由監(jiān)代替過去由人工來完成的溫度數(shù)據(jù)采集任務；同時監(jiān)控中心對無線溫度采集器傳輸來的溫度數(shù)據(jù)進行存儲和查詢統(tǒng)計。（六）該系統(tǒng)可換部分裝置，然后實現(xiàn)其它功能，例如：將溫度傳感器換成濕度傳感器進行濕度采集等，具有很強的移植性。

4.結語

在當代社會科學技術的迅猛發(fā)展以及人類對自然的不斷深入探索下，一些人類無法立足的惡劣環(huán)境以及相關工業(yè)、煤礦業(yè)、石油業(yè)、存儲業(yè)等相關環(huán)境中的重要溫度數(shù)據(jù)的采集和控制成為科學研究的重要課題。本研究項目以適應相關條件下的溫度傳感器為依托，以單片機為整個系統(tǒng)的處理和監(jiān)控為核心，當需要采集人類無法立足的惡劣環(huán)境中的重要溫度數(shù)據(jù)時，本系統(tǒng)可以通過媒介放置一體積小、精度高的溫度傳感器去采集；在生產(chǎn)和存儲環(huán)境中可以通過本系統(tǒng)來監(jiān)測溫度，當超過合適的環(huán)境溫度時，發(fā)出警報，通知工作人員及時處理控制溫度以減少損失。本研究項目可以更好的服務于科研，提高生產(chǎn)效率，降低危險事故發(fā)生的幾率，具有很強的現(xiàn)實意義

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9.智能溫度傳感器的趨勢[DB/ol].

10..LCD12864中文資料手冊.

傳感器設計論文范文第5篇

【關鍵詞】無線傳感器 無線傳感器網(wǎng)絡 健康體檢 智能終端

當前信息化的不斷進步，無線傳感器技術也在各個領域得到了深入的發(fā)展。借助于現(xiàn)在日益發(fā)展起來的無線傳感器，建立起不受環(huán)境和距離高度限制的無線傳感器網(wǎng)絡，移動終端通過采集大量數(shù)據(jù)，建立起健康體檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可以實時對身體各項指標進行監(jiān)控和記錄，并且提供健康常識的查詢，通過數(shù)據(jù)分析反饋健康狀況并且給予藥物治療的方法的功能。對提高我們健康提供便捷，準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，幫助用戶了解自身的身體狀況，有希望成為每個家庭不可或缺的“私人醫(yī)生”。

1 無線傳感器在國內(nèi)外應用現(xiàn)狀

最近幾年，尤其是無線通信、集成電路和傳感器等技術的飛速發(fā)展，使得大批低成本、低功耗、多功能的無線傳感器占據(jù)了大量的市場。而隨之發(fā)展的還有無線傳感器網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡近幾年來在世界上有著廣泛的應用市場。它不僅僅是在在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、等傳統(tǒng)領域取得了巨大成就，還在醫(yī)療和護理領域也得到了快速發(fā)展。羅徹斯特大學的科學家根據(jù)室內(nèi)的微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡的家庭護理技術。利用無線通信技術將獲得的數(shù)據(jù)進行整合，并且根據(jù)這些信息進行護理，從而減輕護理人員的工作量。基于無線傳感器應用優(yōu)勢及其發(fā)展大潮，為我們研究的健康體檢系統(tǒng)提供了支撐和動力。

2 基于無線傳感器網(wǎng)絡的健康體檢系統(tǒng)

2.1 功能及設計

本系統(tǒng)主要是通過無線傳感器進行健康監(jiān)測。通過表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)使用，來對使用者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）進行測量。通過無線傳感器網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)獲取和整理，系統(tǒng)對用戶提出幫助和解決問題。根據(jù)已經(jīng)檢測的數(shù)據(jù)分析健康狀況并給予合適的意見，可以通過圖標等形式顯示在智能終端。

2.1.1 通過無線傳感器網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)獲取和整理

無線傳感器網(wǎng)絡通常由大量密集部署在某個監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點以及一個或多個位于區(qū)域內(nèi)或區(qū)域附近的數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點組成。這些傳感器節(jié)點體積小，但配備有傳感器、嵌入式微處理器和無線收發(fā)器等器件，集信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等功能于一體，能夠通過無線通信和自組織方式形成網(wǎng)絡，可以檢測和處理監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)或目標信息，并將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和信息傳送給匯聚節(jié)點，從而協(xié)作完成指定的監(jiān)測任務。同時，傳感器節(jié)點還可以通過匯聚節(jié)點作為網(wǎng)關，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎設施（如互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等）建立連接，使遠程的監(jiān)控中心或終端用戶能夠使用采集到的數(shù)據(jù)和信息。該系統(tǒng)以智能終端設備的Android操作系統(tǒng)平臺，用戶通過手機與無線傳感器網(wǎng)絡建立聯(lián)系，將無線傳感器處理后的數(shù)據(jù)反映到手機中，讓用戶可以隨時查看健康狀況。

2.1.2 無線傳感器進行健康監(jiān)測

通過表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)使用，來對使用者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）進行測量。該系統(tǒng)在腕環(huán)設備中嵌入半導體傳感器，幫用戶隨時了解自己的狀況，利用無線通信傳遞必要的信息，來感知和預報身體狀況。

2.1.3 無線傳感器系統(tǒng)對用戶提出幫助和解決問題

根據(jù)已經(jīng)檢測的健康狀況，在后臺數(shù)據(jù)庫進行對比查找，針對不同用戶的各項身體指標反饋不同的健康建議，并顯示在手機客戶端。

2.2 基于無線傳感器網(wǎng)絡的健康體檢系統(tǒng)實現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)首先提示用戶進行注冊，并設置賬戶名和密碼。注冊成功即可利用已經(jīng)注冊的用戶名和密碼登錄健康體檢系統(tǒng)中心，與數(shù)據(jù)庫中存儲用戶名和密碼進行匹配，若匹配不成功則返回錯誤信息，要求重新輸入；只有在匹配完全成功時，進入系統(tǒng)的頁面，頁面設計如圖1所示。

2.2.2 系統(tǒng)三層結構

系統(tǒng)三層結構表示層、控制層、業(yè)務邏輯層。表示層是處理數(shù)據(jù)，進行轉換，執(zhí)行通用數(shù)據(jù)轉換的功能?？刂茖又饕沁M行函數(shù)間參數(shù)傳遞。業(yè)務邏輯層為了實現(xiàn)業(yè)務接口函數(shù)，符合系統(tǒng)的功能。分層系統(tǒng)架構設計已成功在軟件系統(tǒng)被廣泛應用。分層設計可以使系統(tǒng)分工，有利于系統(tǒng)修改與維護，增強系統(tǒng)靈活性。總會出現(xiàn)業(yè)務流程改造的情況，然而接口的功能。在系統(tǒng)的需求下，轉換調(diào)用順序可以實現(xiàn)不同功能，不用對接口進行再次開發(fā)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的可擴展性。 細化系統(tǒng)三層把它們分為表示層、應用層、服務層、實體域、數(shù)據(jù)層。各層之間相互連接相互貫通，體現(xiàn)了系統(tǒng)的連通性。表示層劃分為表示層和應用層。功能是顯示系統(tǒng)的頁面情況，應用層功能是進行信息交換，通過參數(shù)傳遞并成功發(fā)送信息。服務層用XML語言，為業(yè)務類服務提供業(yè)務功能接口。實體層是數(shù)據(jù)實體，通過數(shù)據(jù)驗證和封裝完成數(shù)據(jù)。

其具體工作原理見圖2。

3 結論

本系統(tǒng)借助于現(xiàn)在日益發(fā)展起來的無線傳感器，通過實時監(jiān)測，收集和分析各項數(shù)據(jù)，建立起健康體檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)分析檢測身體健康狀況，并且提供健康常識的查詢，通過數(shù)據(jù)分析反饋健康狀況并且給予藥物治療的建議。

對于創(chuàng)建這樣一套健康體檢系統(tǒng)，基于所學的計算機程序語言及其容易開發(fā)出來，但是在系統(tǒng)推廣上還有不足，無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)完整性問題、傳感器成本問題及能源供給問題，都需要進一步改進。

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作者簡介

張曉丹（1995-），女，現(xiàn)為泰山醫(yī)學院醫(yī)學信息工程學院2013級信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學生。

孟凡燕（1994-），女，現(xiàn)為泰山醫(yī)學院醫(yī)學信息工程學院2013級信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學生。

王浩淼 （1994-），男，現(xiàn)為泰山醫(yī)學院醫(yī)學信息工程學院2014級計算機應用技術專業(yè)學生。

喬晶（1982-），女，山東省萊蕪市人。碩士學位?，F(xiàn)為泰山醫(yī)學院醫(yī)學信息工程學院講師。主要研究方向為計算機技術與應用，信息管理。

通訊作者簡介

宋吾力（1978-），男，山東省汶上縣人?，F(xiàn)為泰山醫(yī)學院醫(yī)副教授。主要研究方向電子信息、計算機應用。