院别: xxxx
课程名称: xxxx
实验名称: 液位自动检测与控制系统
实验教室: xxx
指导教师: xxx
实验日期：xx 年x 月x 日
一、设计要求
1.基本要求
本方案设计一个自动检测液体液位的检测仪器系统。然后通过1602液晶显示器把
测得的参数显示出来。
二、实验设备与软件
计算机、Keil C51编程器、STC下载器、Altium designer软件、数字万用表、陶瓷压力传感器
三、方案分析
根据系统的设计要求，得出以下两种方案：
方案一：红外光电传感器
红外光电传感器是由红外发射二极管和敏感三极管组成，红外发射二极管发出的红外光的波长和敏感三极管的受光波长相同或相近。当发射管和接受管之间没有障碍物时，敏感三极管由于收到红外光信号而导通，电路输出电平为低电平；当发射管和接受管之间有障碍物挡住时，敏感三极管由于收不到红外光信号而截止，电路输出电平为高电平。
该系统中，对量筒中的液体表面的检测基本上是利用散射原理，在玻璃量筒中液体表面处的液体会发生外延现象或吸附现象而形成一个环形曲面，这个曲面正好供我们检测用。它是由一对红外光电对管组成的，在玻璃量筒中液体表面处的液体会发生外延现象或吸附现象而形成一个环形曲面,由于散射作用，接收管接收不到发射管的红外光信号而截止，电路输出电平为高电平。因此,可以利用其输出电平的高低来检测液面的位置，其输出信号再通过电缆输出到单片机接口电路和显示驱动电路进行处理。为了适应本系统的特殊要求，我们将红外发射、接受管分别装在U形板的两边，两管距离大于玻璃量筒的直径。为了减少外来自然光的干扰，在两管的发射、接受头安装有一定深度的导光孔槽，它一方面减少了外来光的干扰，另一方面可以限制光束直径，以利于提高检测分辨率。
方案二：压力传感器
该系统中，利用不同水位是对压力传感器压力大小不同，从而有不同的电压输出，然后由仪表放大器放大一定倍数，输入比较器一端与单片机通过按键设定的电压值比较从而决定是进水还是放水。
四、方案选择
经过分析和实验要求，传统的设计方案主要靠软件实现，且操不方便，精度不高，不容易实现。所以我们选择方案二，直接将压力传感器输出的电压与单片机的设计电压进行比较，从而决定是输入水，还是放出水。实现水位的检查与控制。而且方案二通过单片机输出电压控制信号，由比较器输出高低信号来控制水电泵或者电磁阀的开关，来获得实际所需的水位。
通过选择合适的DA我们可以设置不同的电压值，可以很好的提高控制精度和实现更加方便和节约成本，实现了整个设计。
五、系统具体设计方案
液位自动检测与控制系统由软、硬件共同组成。考虑到工作速度和可靠性、题目精度要求等因素，合理地分配了硬件和软件资源，在进行设计时，充分考虑了件和软件的特点，协调其功能。电子负载系统的硬件部分包括以下部分：（1）单片机的选择与I/O的分配
（2）液晶显示模块
（3） A/D转换电压电流采样模块
（4）电源电路模块
液位自动检测与控制系统的控制程序，包括以下部分:
(l)人一机联系程序。包括液晶显示输出程序等。
（2）数据采集和处理程序。主要A/D转换程序、电压电流采样程序。
六、系统电路设计
原理图
PCB图
实物图
七、系统软件设计
系统初始化
按键扫描处理程序
D/A 转换产生基准电压
电压电流采样A/D 转化
液晶显示程序
开始结束
检测电源是否完成？
Y
N
初始化初始化A/D 转
换通通
启动A/D 转换
A/D 转化是否完成
数据处理
汉字数据显示子程序
电压电流采样子程序入口返回
Y
N
软件主程序图
电压采样图
软件程序：
#include
sfr P1ASF =0x9D;
sfr ADC_CONTR = 0XBC; sfr AUXR1 = 0xA2; sfr ADC_RESL = 0xBE;
unsigned char init_ad(void)
{
unsigned char dat;
P1ASF = 0x01; //p1.0电压输入
ADC_CONTR = 0xe8;
AUXR1 = 0x04;
dat = ADC_RESL;
return dat;
}
void main()
{
unsigned char dat,i;
while(1)
{
dat = init_ad();
dat = (223-dat)/3;
display(dat);
for (i=100;i>0;i--)
{
delay();delay();
}
}
}
#ifndef _LCD1602_H_
#define _LCD1602_H_
#include
sbit rs = P2^0;
sbit rw = P2^1;
sbit e = P2^2;
void delay(void)
{
unsigned char i, j;
for (i = 0; i < 20; i++)
{
for (j = 0; j < 30; j++);
}
}
void zhil(unsigned char xx) //写地址
{
delay();
e = 0;
rs = 0;
rw = 0;
e = 1;
P0 = xx;
e = 0;
}
void dat(unsigned char xx) //写数据
{
delay();
e = 0;
rs = 1;
rw = 0;
e = 1;
P0 = xx;
e = 0;
}
void init_1602(void)
{
zhil(0x01);
zhil(0x38);
zhil(0x0e);
zhil(0x0c);
}
void display(unsigned char x)
{
unsigned char d0[16] = {" yewei: "}, i;
unsigned char d1[16] = {" "};
init_1602();
d0[7] = x / 100 + 0x30;
d0[8] = x / 10 % 10 + 0x30;
d0[9] = x % 10 + 0x30;
zhil(0x80);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
dat(d0[i]);
}
zhil(0xc0);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
dat(d1[i]);
}
}
#endif
主程序软件流程如图所示，在图中软件首先进行DA、AD、1602液晶显示、控制变量初始化，再调用键盘扫描处理程序，在没有按下没有按下自动调节启动停止按键时，默认为功能设置，此时单片机只预置数据输入、按键查询、预置数据LCD显示等功能；而当按下该按键1次后，单片机将转为执行负载调节、A/D 采集、实际数据LCD显示等功能。
八、电路参数测试及功能检测
液位深度（cm）液面显示（cm）初始值（AD采样值）
0 0 225
1 1 220
2 2 214
3 3 207
4 3 202
水位和液面的压力关系显示值 =（初始值 - 测试值）/2。
九、误差分析：
本实验选用的陶瓷压力传感器灵敏度比较差，元器件本身存在一定的误差。所用仪器，元器件的限制，还有本身电路设计的缺陷，和周围环境的影响，导致了前端传感器有误差信号的影响。还有电源模块的设计，使电压不
稳定会产生信号的误差跳变。
十、本次实验小结
本次设计实验课基本上完成了任务要求，但是在选用传感器上没有结合实际情况结合参数选用液位压力传感器。导致在采集信号上面存在一些误差。现用的单片机采集精度和传感器精度不匹配。不能完成部分扩展功能。通过本次实验更加熟悉硬件设计思路和软件编程的方法。让我们学会了设计一个系统我们所要学习的东西和设计最重要注意的东西。
8-1 MAP 歧管绝对压力(MAP)传感器 歧管绝对压力(MAP)传感器为三线传感器，与进气歧管压力(真空)相接触(图8-1)。MAP 传感器测量进气歧管中空气压力的变化。PCM 自MAP 传感器获取信息，指示发动机负荷，以便计算燃油和点火正时要求。歧管绝对压力与歧管真空度相反。即歧管绝对压力高时，真空度低(如节气门全开时)。当发动机停止运行时，歧管处于大气压力，MAP 传感器记录的是大气压。气压读数用于发动机起动时供油的计算。也用于发动机工作时燃油和点火正时的计算。 图8-1 MAP 传感器 压变电阻MAP 传感器 目前通用汽车公司生产的车型中使用压敏电阻型MAP 传感器。该传感器包括硅片，尺寸为3平方毫米。密封件与歧管相接。硅片以上为真空密封，而硅片以下为歧管(大气)压力。发动机工作时产生歧管真空，硅片以下的压力下降，产生硅片两端压力差的变化，从而引起变形，引起阻值的变化。 在操作中，来自进气歧管的不断变化的真空度施加于传感器壳体。真空度的变化引起传感器阻值的相应变化。从电气角度来看，当歧管压力低时，如处于怠速状态时，传感器的输出电压低，大约1V 。当歧管压力高，如节气门全开时，传感器的输出电压高，大约4.4 - 5V 。 进气歧管 进气压力 ECT 传感器 MAP, ECT 传感器接地 PCM PCM MAP 传感器 信号
8-2 图8-2 MAP 传感器线路图 如图8-2所示，PCM 通过电路2704向歧管绝对压力传感器的C 脚提供5V 工作电压，传感器A 脚通过PCM 接地，其B 脚输出信号电压给PCM 。 图8-3 MAP 传感器测量进气岐管压力的变化，此压力由发动机负荷和速度变化决定。当怠速岐管的压力很低时（高真空状态），电压在近似0.5V 到1V 之间变化，在节气门大开时，电压在4V 到5V 之间。（见图8-4） 如果MAP 传感器失效，控制模块将用TPS 信号和其他传感器来控制燃油输送和火花塞正时，以替代失效的MAP 值。如果MAP 发生开路或短路时，PCM 会设定故障码“DTC P0105: MAP SENSOR CIRCUIT ”。 图8-4 歧管绝对压力传感器输出电压曲线 赛欧的MAP 传感器与在Regal 、凯越和GL8中使用的相同。MAP 传感器提供非常重要的信息用来计算空气质量进而来控制燃油喷射时间。（见图8-3）
自制简易水位检测器 本例介绍一款CD4069数字集成电路制作的水位检测器，它能在水箱(或水塔)进水到位时发出声光报警信号，提醒用户及时关闭水泵或水阀门。 电路工作原理 该水位检测报警器电路由水位检测传感器、间歇振荡器、LED闪烁指示电路、音频振荡器和音频放大电路等组成，如图下所示。 水位检测传感器由两只电极片构成。间歇振荡器由六非门集成电路IC(CD4069)内部的非门电路f、非门电路e和有关外围元器件组成。LED闪烁指示电路由IC内部的非门电路d、电阻器R3和发光二极管VL组成。音频振荡器由IC内部的非门电路a、非门电路b和有关外围元器件组成，其振荡频率约lkHz。音频放大电路由IC内部的非门电路c、晶体管V1、V2和扬声器BL组成。 当水箱内无水或送水未到位时，水位传感器的两个电极片处于开路状态，+9V电压经开关S、电阻器R1加至二极管VDl的正极，使VDl导通，IC的13脚、10脚、1脚和4脚均为高电平，报警器电路不工作。 当水箱(或水塔)加水到位时，水位检测传感器的两个电极片与水接触(通过水接通)，使二极管VDl的正极变为低电平，VDl截止，间歇振荡器振
荡工作，从IC的10脚输出周期较长的振荡信号。当该振荡信号电压为正时，二极管VD2导通，IC的1脚为高电平，音频振荡器不工作；当IC的10脚输出的振荡信号电压为负时，VD2截止，音频振荡器振荡工作。这样，音频振荡器在间歇振荡器的控制下间歇地工作，从IC的6脚输出断续的音频信号，该信号经V1和V2放大后，推动扬声器BL发出报警声。 元器件选择 IC选用CD4069或TC4069六非门集成电路。VDl、VD2选用1N4148硅开关二极管；VL选用Φ3mm的红色或绿色发光二极管。VTl、VT2均选用硅NPN 型晶体管，其中VI为S9013，V2为C8050。R1～R4选用1／4W碳膜电阻器。C1选用耐压值为16V的电解电容器；C2选用涤纶电容器或独石电容器。BL 选用玩具用的小型电动式扬声器 或压电蜂鸣器(使用压电蜂鸣器 时，在其两端并接一只10～27mH 的电感器)。 实际电路制作时，请参见线路 板图。
自制简易水位检器
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自制简易水位检测器 本例介绍一款CD4069数字集成电路制作的水位检测器，它能在水箱(或水塔)进水到位时发出声光报警信号，提醒用户及时关闭水泵或水阀门。 电路工作原理 该水位检测报警器电路由水位检测传感器、间歇振荡器、LED闪烁指示电路、音频振荡器和音频放大电路等组成，如图下所示。 水位检测传感器由两只电极片构成。间歇振荡器由六非门集成电路IC(CD4069)内部的非门电路f、非门电路e和有关外围元器件组成。LED闪烁指示电路由IC内部的非门电路d、电阻器R3和发光二极管VL组成。音频振荡器由IC内部的非门电路a、非门电路b和有关外围元器件组成，其振荡频率约lkHz。音频放大电路由IC内部的非门电路c、晶体管V1、V2和扬声器BL组成。 当水箱内无水或送水未到位时，水位传感器的两个电极片处于开路状态，+9V电压经开关S、电阻器R1加至二极管VDl的正极，使VDl导通，IC的13脚、10脚、1脚和4脚均为高电平，报警器电路不工作。 当水箱(或水塔)加水到位时，水位检测传感器的两个电极片与水接触(通过水接通)，使二极管VDl的正极变为低电平，VDl截止，间歇振荡器振
荡工作，从IC的10脚输出周期较长的振荡信号。当该振荡信号电压为正时，二极管VD2导通，IC的1脚为高电平，音频振荡器不工作；当IC的10脚输出的振荡信号电压为负时，VD2截止，音频振荡器振荡工作。这样，音频振荡器在间歇振荡器的控制下间歇地工作，从IC的6脚输出断续的音频信号，该信号经V1和V2放大后，推动扬声器BL发出报警声。 元器件选择 IC选用CD4069或TC4069六非门集成电路。VDl、VD2选用1N4148硅开关二极管；VL选用Φ3mm的红色或绿色发光二极管。VTl、VT2均选用硅NPN 型晶体管，其中VI为S9013，V2为C8050。R1～R4选用1／4W碳膜电阻器。C1选用耐压值为16V的电解电容器；C2选用涤纶电容器或独石电容器。BL 选用玩具用的小型电动式扬声器 或压电蜂鸣器(使用压电蜂鸣器 时，在其两端并接一只10～27mH 的电感器)。 实际电路制作时，请参见线路 板图。
毕业设计任务书 一、题目 智能压力传感器系统设计 二、指导思想和目的要求 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 本设计主要设计一个智能压力传感器的设计，要求如下： 被测介质：气体、液体及蒸气 量程：0Pa～500pa 综合精度：±0.25%FS 供电：24V Dc（12～36VDC） 介质温度：-20～150℃ 环境温度：-20～85℃ 过载能力：150%FS 响应时间：≤10mS 稳定性：≤±0.15%FS/年 能实时显示目标压力值和保存参数，并能和上位机进行通信，并具有较强的抗干扰能力。 所需要完成的工作： 1.系统地掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，进行设计任务和功能的描述；
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
对空燃比控制起决定性作用的传感器是空气计量系统。空气计量系统告诉ECU进多少空气ECU就配多少燃油，喷多少油作重要依据。所以说能导致汽车混合器漂移量过大非常大的就是空气计量系统问题。如果车喷油量偏差非常多一般就是空气流量传感器问题，因为一般其它传感器只是辅助没有权限控制那么大的喷油量，偏差也只是稍稍进行一些错误修正产生的。其它传感器做不到那么大的控制范围。控制程序中的喷油计算公式，进气量是主要决定因子，其它的只是修正因子。 全世界的所有发动机对混合器的需求都是一样的，区别不会太大。但是到故障诊断的时候要区分控制系统。 目前的汽车发动机电控系统主要分为两大类，即以空气流量计为代表的L型系统和以进气压力传感器为代表的D型系统。这两种系统的工作方式不同，故障现象不同。 空气流量计（L型）和进气压力传感器（D型）都属于空气计量装置，但是空气流量计属于直接测量进气量。进气压力传感器属于间接测量进气量。 空气流量计种类：（翼板式-基本淘汰）、（卡门涡旋式-使用率1%）、（热线热膜式-使用率99%）。 流量计和压力传感器的区别： 1、安装位置不同：空气流量计安装在空滤后面节气门前的管道中，进入进气管的空气都要 经过空气流量计。进气压力传感器安装在节气门后进气门前，靠检测进气管道中的气压力（负压、真空度检测为负值）间接判断空气流量。 2、反应速度不同：空气流量计响应速度快，因空气流量计的安装位置比较靠前。当空气进 入进气管后马上就能得出空气量。进气压力传感器反应相对较慢，因为当空气流量计得出测量结果的时候相对于进气压力传感器空气都还没有进入到节气门后面。 空气流量计 流量传感器优缺点：响应快，测量准。收油门时对进气量的测量没有进气压力传感器准确。价格昂贵一般400-20000.一般用在中高端车。 压力传感器优缺点：加油门的时候测量不准，反应较慢。但优点是收油门的时候测量节气门后的压力，判断空气流量比较准。价格相对便宜最多400，一般用在低端车。 有的车也有空气流量计和进气压力传感器同时安装的。如别克。但应该还是归为L型为主。因为L型控制精度更高。但有进气压力传感器的优点。 进气压力传感器 影响车在怠速时节气门后进气门前的进气管内的真空度的原因：点火时间，漏气，缸压，，，，，气门关闭不严，正时，排气背压，怠速电机，负荷，
本科毕业论文(设计) 题目：水位水温检测系统的设计与制作 学院：物理与电子科学学院 班级： 姓名： 指导教师：卢玉和职称：教授 完成日期： 2014 年 5 月 25 日
水位水温检测系统 摘要：此系统的设计主要是采用了STC89C52这种单片机，还有其它设备如：单总线温度传感器DS18B20，三极管与少量的上拉电阻，串口与并口功能兼具的液晶示出器LCD12864，以及发声器等，要做出具有可以出示容器内水位水温的小型仪器。此系统包含硬件与软件两大部分，硬件部分又包含五小部分：单片机、DS18B20监测、三极管，上拉电阻装置、显示部分、发声提醒装置。这样的设计就能使那些需要具备这些功能的水容器有了可行的仪器，而这种仪器是简单耐用的，是容易移动的，是价格低廉的。 关键词：芯片STC89C52；传感器DS18B20；发声提醒器。
目录 1 绪论 ····························································································- 1 - 1.1 背景 ·······················································································- 1 - 1.2研究与发展前景 ········································································- 1 - 2 设计水位水温系统的目的与内容 ························································- 1 - 2.1 设计的目的 ··············································································- 1 - 2.2 设计的内容 ··············································································- 2 - 3 水位水温系统的硬件分析 ·································································- 2 - 4 硬件部分介绍 ················································································- 2 - 4.1主控芯片单片机 ········································································- 2 - 4.2DS18B20测温装置 ····································································- 4 - 4.3测水位装置 ··············································································- 6 - 4.412846测温装置·········································································- 6 - 4.5 发声装置 ·················································································- 7 - 5 硬件工作情况介绍 ··········································································- 7 - 6 软件部分介绍 ················································································- 8 - 6.1仿真电路 ·················································································- 8 - 6.2 软件程序 ·················································································- 9 - 6.3软件检测 ·················································································- 9 - 7 实物与功能检查 ··········································································· - 10 - 8 总结 ·························································································· - 11 - 参考文献 ······················································································· - 12 - The detection system of Water level and temperature ···································· - 13 - 致谢 ····························································································· - 14 -
压力传感器的基本特性测量及电子秤的设计 一、实验目的 1．了解金属箔式应变片的应变效应和性能，单臂单桥的工作原理和工作情况。 2．测量应变式传感器的压力特性，计算其灵敏度。 3．测量应变式传感器的电压特性，作出输出电压与工作电压的关系特性图。 4．根据应变式传感器的压力特性设计一个电子秤。 三、实验仪器 YJ-WLT-I物理综合实验平台、压力传感器实验装置、电桥模块与差动放大器（含调零模块）一起提供线路板、万用表、标准砝码等。 四、实验原理 金属导体的电阻随其所受机械形变（伸长或缩短）的大小而发生变化，其原因是导体的电阻与材料的电阻率以及它的几何尺寸（长度和截面）有关。由于导体在承受机械形变过程中，其电阻率、长度和截面积都要发生变化，从而导致其电阻发生变化，因此电阻应变片能将机械构件上应力的变化转换为电阻的变化。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： △R／R=Kε（1） 式中△R／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△ L／L为电阻丝长度相 对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转 换被测部位受力状态变化，电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压 反映了相应的受力状态。 要由双孔平衡梁和粘贴在梁上的电阻应变片 R1—R4组成，电阻应变片一般由敏感栅、基底、 粘合剂、引线、盖片等组成。应变片的规格一 般以使用面积和电阻值来表示，如 “3×10mm2，350Ω”。 敏感栅由直径约0.01mm--0.05mm高电阻 系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻 元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。 敏感栅用粘合剂将其固定在基片上.基底应保证将构件上的应变准确地传送到敏感栅 上去，故基底必须做得很薄（一般为0.03mm--0.06mm），使它能与试件及敏感栅牢固 地粘结在一起；另外，它还应有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性.基底材料有纸、胶膜
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。
进气压力传感器 故障现象 发动机发抖，加速无力，排气管冒黑烟，从故障上面所说的征象初步诊断为混合气过浓 故障诊断与原因分析 打开点火开关置于“IG”位置“图” 看仪表故障灯的闪烁码“图”3.1码，说明进气压力传感器故障。可能原因；ECU故障，线束断路或短路，进气压力真空管脱落，进气压力传感器故障 检查进气压力真空管 检查真空管有无破裂，脱落，老化等“图” 检测ECU 拔下进气压力传感器线束连接器“图” 点火开关置于“IG”位置，万用表置于“20V”位置“图” 检测ECU端子VC与E2“图” 电压应为5V“图” 检测ECU端子PIM与E2“图” 电压应为5V“图” 如无电压说明ECU内部故障 检测线束（电阻测量方法） 拔下进气压力传感器线束连接器“图” 点火开关置于“OFF”位置“图”
万用表置于“200Ω”“图” 检测ECU端VC与传感器线束端VC “图” 应导通“图” 如无穷大说明VC断路 检测ECU端PIM与传感器线束端PIM “图” 应导通“图” 如无穷大说明PIM断路 检测ECU端E2与传感器线束端E2 “图 应导通“图” 如无穷大说明E2断路 检测线束（电压测量方法） 拔下进气压力传感器线束连接器, 点火开关置于“IG”位置 万用表置于“20V”“图” 检测传感器线束VC与发动机壳体“图” 电压应为5V“图” 如无电压说明VC线束断路 检测传感器线束PIM与发动机壳体“图” 电压应为5V“图” 如无电压说明PIM线束断路 如有电压检测传感器线束自身高电位测自身低电位（检测传感器线束VC与E2）“图” 电压应为5V “图”
如无电压说明E2线束断路 检测进气压力传感器 将进气压力传感器线束连接器插回，启动发动机检测ECU端的PIM 与E2“图” 进气压力传感器信号压力标准值 如不变化说明传感器故障
进气歧管绝对压力传感器的检测 进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。在当今发动机电子控制系统中，应用较为广泛的有半导体压敏电阻式、真空膜盒传动式两种。 一、半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测 1、结构原理 半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器（图1）由压力转换元件（硅膜片）和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力，所以进歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。 2、半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器的检测 （1）皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测。 皇冠3.O轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路如图2所示。
A、传感器电源电压的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压如图3，其电压值应为4.5-5.5V。如有异常，应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。 B、传感器输出电压的检测将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进
一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 二、实验原理 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。 压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。 弹性体： 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 电阻应变片： 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ= （1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?-?+?=?ρρ （2） 这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。 电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线 图1 电阻丝应变片结构示意图 敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。 基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。 引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．
压力传感器的测量原理 压阻式压力传感器： 通常是将电阻膜片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在一个固定基体上，当基体受力发生应力变化时，膜片的电阻值也发生相应的改变，如果电路中有一个恒流源，从而使加在电阻上的电压发生变化。通过用电桥放大后测量该电压值，就可以知道施加到膜片上的压力值。电阻膜片应用最多的是金属电阻膜片和半导体膜片两种。金属电阻膜片又分丝状膜片和金属箔状片两种。 金属电阻膜片是利用吸附在基体材料上金属丝或金属箔，受应力变化时，电阻发生变化的特性来测量的。应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。 陶瓷电阻膜片没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，陶瓷电阻膜片的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40~135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向。 扩散硅的原理，是利用被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化。电容式压力传感器： 将膜片和基片构成一个腔体，待测压力使得陶瓷膜片弯曲情形，如此就能改变组件的电容量，借着加入必须的电子电路，尽可能将此变形与压力之变化互成关系。因此电容量的变化即比例于压力的变化。 半导体压力传感器：此种装置也是应用压电效应与电桥电阻形式获得量测结果，在硅支撑物上利用扩散的方法，用以产生膜片，包含电桥电阻的单元以静电处理固定在支撑玻璃上。所以，它就与外界形成机械性的隔离。当硅质膜片偏向时，电桥的输出就随着改变。 采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC 以内），因此，利用硅- 蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n 漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。 压电式压力传感器：
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；
University of South China 电子技术课程设计说明书设计题目：简易水位控制器 专业：电气工程及其自动化 年级：08级 学号： 姓名： 指导教师： 2011年 1 月13日
南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书设计题目：简易水位控制器 专业：电气工程及其自动化
电子技术课程设计任务书 一．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 简易水位控制器设计 1、简便水塔水位控制器具有四个水位检测输入，由低到高分别为H1、H 2、H 3、H4；380V交流驱动功率为10KW的水泵电动机分别为M1、M2；控制器根据水位状态控制水泵工作。 2、控制要求 （1）在各水位检测点，应能准确可靠地检测出水位状态，报选用的传感器要求不受长期水泡工作环境影响； （2）当水位低于H1时，M1与M2同时工作；当水位高于H4时，M1与M2同时停机； （3）当水位由H1上升到H3时，关掉M1； （4）当水位由H4上升到H2时，打开M1； 3、备用泵控制要求 当两台工作水泵任一台发生故障时，应能检测出故障，并使备用水泵投入工作，备用水泵投入后，对故障水泵有相应指示。 4、主电路及控制电路设计
二．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕： 设计电路（主电路及控制电路），安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 三．主要参考文献： [1]谢自美。电子线路设计、实验、测试[M]华中理工大学，2001 [2] 彭介华. 电子技术课程设计指导[M]. 北京：高等教育出版社，1997 [3] 康华光，数字电子技术，北京：高等教育出版社，1998 [4] 陈明义. 电工电子技术课程设计指导[M]. 长沙：中南大学出版社，2002 [5]电机拖动
压力传感器检测方法 压力传感器是一种常用的压力仪表，在多个行业中都有一定的应用。用户在使用压力传感器的时候确定如何检测压力传感器显得十分重要，检测压力传感器根据目的不同，检测的项目也不一样，当然检测的方法也就会有区别。今天主要来为大家介绍一下压力传感器常用的3种检测方法，希望可以帮助到大家。 1、加压检测，检单的方法是：给传感器供电，用嘴吹压力传感器的导气孔，用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大，这个变化量会明显。如果丝毫没有变化，就需要改用气压源施加压力。 通过以上方法，基本可以检测一个传感器的状况。如果需要准确的检测，就需要用标准的压力源，给传感器压力，按照压力的大小和输出信号的变化量，对传感器进行校准。并在条件许可的情况下，进行相关参数的温度检测。 2、零点的检测，用万用表的电压档，检测在没有施加压力的条件下，传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压，如果超出了传感器的技术指标，就说明传感器的零点偏差超范围。 3、桥路的检测，主要检测传感器的电路是否正确，一般是惠斯通全桥电路，利用万用表的欧姆档，量输入端之间的阻抗、以及输出端之
间的阻抗，这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。如果阻抗是无穷大，桥路就是断开的，说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。 用万用表检测压力传感器只能进行简单的检测，检测结果也只供参考。大致可以进行三项检测，桥路的检测，主要检测传感器的电路是否正确，一般是惠斯通全桥电路，利用万用表的欧姆档，量输入端之间的阻抗、以及输出端之间的阻抗，这两个阻抗就是压力传感器的输入、输出阻抗。 如果阻抗是无穷大，桥路就是断开的，说明传感器有问题或者引脚的定义没有判断正确。零点的检测，用万用表的电压档，检测在没有施加压力的条件下，传感器的零点输出。这个输出一般为mV级的电压，如果超出了传感器的技术指标，就说明传感器的零点偏差超范围。加压检测，检单的方法是：给传感器供电，用嘴吹压力传感器的导气孔，用万用表的电压档检测传感器输出端的电压变化。如果压力传感器的相对灵敏度很大，这个变化量会明显。如果丝毫没有变化，就需要改用气压源施加压力。 通过以上方法，基本可以检测一个压力传感器的大致状况。如果需要准确的检测，就需要用标准的压力源，给传感器压力，按照压力的大小和输出信号的变化量，对传感器进行校准。并在条件许可的情况下，进行相关参数的温度检测。 总之，压力传感器的检测是一个负责的任务，万用表可以进行一般的检测，在很多情况下可以适用，但是如果要求压力传感器严格的环
本科生毕业设计（论文）开题报告题目：智能化压力传感器的设计 学院：环境与化学工程学院系化工系 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 姓名： 指导教师：刘诚 填表日期：年月日
一、选题的依据及意义 随着计算机技术和传感器技术的发展，两者的结合也愈来愈紧密，智能化传感器作为两者结合的新兴的研究方向，越来和越受到更多人的关注。近年来，虽然取得了一定的研究和开发成果，但是实际的需求还远远得不到满足。压力测控系统正急需发展，已经开发和使用的压力传感器在无法满足需求，智能化的压力传感器系统，即将信息采集、信息处理和数字通信功能集于一身，能自主管理的开发和使用具有巨大意义。 此次选题是打算对智能压力传感器系统理论及其压力测量方面的应用进行深入研究，提出对智能压力传感器的设计开发和设计。利用集成程度高，功能强大的新型微处理器控制压力传感器，微处理器内部集成大量模拟和数字外围模块，会具有很强大的数据处理能力。 此次论文将在对智能压力传感器系统的智能化功能深入研究的基础上，设计了较为完善的智能化软件，实现了自动增益控制、温度补偿、自动校准、总线数字通讯等多种智能化特性，使传感器具有较高的智能化程度。提出了利用传感元件自身特性实现温度补偿的算法以及对系统非线性补偿的算法。并对传感器系统进行了较全面的抗干扰和系统故障自诊断设计，保证了系统的稳定性和可靠性。提出一种带有程序判断的智能数字滤波算法，它既具有较好的平滑能力，又具有较快的响应速度。 本系统在软件上运用C语言编程，系统采用与PC机通信，完成数据转换、数据处理以及实时数据显示等功能，便于实现系统集中监控。 本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点，通过仿真对软、硬件进行了充分的调试，效果良好，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。从宇宙探索到海洋开发，从生产过程的控制到现代文明生活，几乎每一项现代科学技术都离不开传感器。在工业、农业、国防、科技等各个领域，传感器技术都得到了广泛的应用，并展现出极其广阔的前景。因此。许多国家对传感器技术的发展十分重视。例如在日本传感器技术被列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导和传感器)之一?“，并且是将传感器列为十大技术之首；美国将90年代看作是传感器时代，将传感器技术列为90年代22项关键技术之一”“。我国对传感器的研究也有二十多年的历史并取得了很大的成就“?。目前，在“科学技术就是第一生产力”的思想指引下，各项科学技术取得了突飞猛进的发展，传感器技术也越来越受到各方面的重视，虽然在某些方面已赶上或者接近世晃先进水平。但是从总体来看，与国外传感器技术的发展相比，我国对传感器技术的研究和生产还比较落后，现正处于方兴未艾的阶段。 据了解，1994年世界传感器市场总的交易额高达260亿美元，并且在2000年以的前，世界传感器市场规模年增幅为7％以上，其中高档的传感器增幅可达18％以上，而那些采用微机械加工技术和微系统技术等高新技术制造的各类型新型智能传感器．其年增长率可达30％以上。从市场销售情况来看，压力传感器占第一位。利用硅材料制作的半导体传感器除具有固体传感器的一般优点以外，还可以把一些集成电路与传感器制作在一起从而构成集成化传感器。集成电路部分若制作了微处理机，则形成智能化传感器。到目前为止，高精确度、高可靠性、小型化、低成本的智能传感器已成为世界传感器市场的主流。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）8月9日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高 职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生 身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设 计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）8月12日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 简易水情检测系统（P 题） 【高职高专组】 一、任务 设计并制作一套如图1所示的简易水情检测系统。图1中，a 为容积不小于1升、高度不小于200mm 的透明塑料容器，b 为PH 值传感器，c 为水位传感器。整个系统仅由电压不大于6V 的电池组供电，不允许再另接电源。检测结果用显示屏显示。 图1 简易水情检测系统示意图 二、要求 1. 基本要求 （1） 分四行显示“水情检测系统”和水情测量结果。 （2） 向塑料容器中注入若干毫升的水和白醋，在1分钟内完成水位测量并 显示，测量偏差不大于5mm 。 水情显示 水情检测 c A b a 供电电池组 V
（3）保持基本要求（2）塑料容器中的液体不变，在2分钟内完成PH值测量并显示，测量偏差不大于0.5。 （4）完成供电电池的输出电压测量并显示，测量偏差不大于0.01V。 2. 发挥部分 （1）将塑料容器清空，多次向塑料容器注入若干纯净水，测量每次的水位值。要求在1分钟内稳定显示，每次测量偏差不大于2mm。 （2）保持发挥部分（1）的水位不变，多次向塑料容器注入若干白醋，测量每次的PH值。要求在2分钟内稳定显示，测量偏差不大于0.1。 （3）系统工作电流尽可能小，最小电流不大于50μA。 （4）其他 三、说明 1.不允许使用市售检测仪器。 2.为方便测量，要预留供电电池组输出电压和电流的测量端子。 3.显示格式： 第一行显示“水情检测系统”； 第二行显示水位测量高度值及单位“mm”； 第三行显示PH测量值，保留1位小数； 第四行显示电池输出电压值及单位“V”，保留2位小数。 4.水位高度以钢直尺的测量结果作为标准值。 5.PH值以现场提供的PH计（分辨率0.01）测量结果作为标准值。 6.系统工作电流用万用表测量，数值显示不稳定时取10秒内的最小值。 四、评分标准