基于DSP技术的湿度传感器测试系统硬件设计及固件开发

摘要

湿度是我们日常生活中经常接触的物理量，湿度的检测需要采用湿度传感器来进行。在我国，各行各业对湿度传感器的需求量很大，但是测试的低效率限制了产量的进一步提高。因此如何解决传感器的自动批量测试问题成为制约生产效率提高的主要因素。 该文介绍了电容式湿度传感器复数电压法测量原理，建立了基于DSP技术的湿度传感器复数电压法测量模型，并将此模型应用于电路设计，简化了电路，减少了误差环节，为实现高精度快速测量提供了理论依据。 该文设计了湿度传感器的测试系统，使用TMS320LF2407A作为主控器件对硬件电路设计；利用高速SPI接口的D/A芯片MAX5722产生正弦波；利用USB接口芯片PDIUSBD12进行高速USB总线传输；利用数字电子开关CD4051进行多路通道选择设计，增强了系统的灵活性、适应性与扩展性。 该系统实现了32路电容式湿度传感器的性能参数电容值(C)和品质因数值(Q)的高精度、高速测量，在对30～100pF的电容性元件进行测量时，其引用误差为0.2％。该系统的实现解决了湿度传感器生产过程中检测误差大和速度慢的问题，也为组建其它类似的检测系统提供了可以借鉴的方法和系统构架。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2湿度测量在生产生活中的应用及意义

1.3课题相关领域发展现状

1.3.1湿度传感器及敏感元件发展现状

1.3.2数据采集及传感器测试技术现状

1.3.3 DSP技术的应用状况

1.3.4通讯技术方式

1.4课题研究的目的和意义

第2章湿度传感器

2.1伸缩式湿度传感器

2.2蒸发式湿度传感器

2.3露点传感器

2.4电子式湿度传感器

2.4.1电阻式湿度传感器

2.4.2电容式湿度传感器

2.4.3热敏电阻式绝对湿度传感器

2.5其它类湿度传感器

2.5.1电磁波湿度传感器

2.5.2吸收式、分压式、红外线等湿度传感器

2.6本章小结

第3章方案设计及测量原理

3.1引言

3.2湿度传感器测量原理

3.2.1电容式湿度传感器的等效形式及单元测量电路

3.2.2电容式湿度传感器复数电压法测量电路

3.2.3复数电压法电容式湿度传感器性能测试数学模型的建立

3.2.4基于DSP技术的复数电压法测试数学模型的应用

3.3硬件模块的实现方案

3.4通讯方式方案选择

3.5总体方案设计

3.6本章小结

第4章湿度源设计

4.1湿度的产生

4.2湿度标准

4.3湿度源设计

4.4保证湿度源精度的必要措施

4.5本章小结

第5章硬件电路设计及编程

5.1硬件电路设计

5.1.1 TMS320LF2407A主板设计

5.1.2正弦波产生电路的设计

5.1.3串行通讯口设计

5.1.4电子开关设计

5.2固件编程

5.3本章小结

第6章误差分析及实验结果

6.1硬件电路误差分析

6.2实验结果及分析

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢