智能传感器信号及数据处理功能的设计与实现

摘要

传感器是信息系统的最前沿工具。智能传感器的出现使检测技术的发展跃上一个新台阶。随着全方位参数检测的需要和网络化技术的发展，网络化智能传感器将成为今后研究的热点。 智能传感器不仅仅是将微处理器嵌入到传感器中实现模拟信号转换为数字信号，而且要通过信号及数据处理部分进行数据交换，它的信号及数据处理能力直接决定了智能传感器的智能程度。 智能传感器一般在工业中所处环境极其恶劣，因此，提高传感器的性能尤其重要。智能传感器是通过在最少硬件的基础上采用强大的软件优势使其达到智能化。在同样的硬件条件下，智能传感器中的信号及数据处理方法成为决定智能传感器性能优劣的关键所在。 本文针对工业控制中对智能传感器的功能需求，对智能传感器的信号及数据处理功能进行了设计与实现，并根据软件工程中的增量开发模型开发了一种新型的网络化智能地磁传感器。该网络化智能传感器具有自校准、自学习、自适应、自诊断、A/D转换、数字滤波、串口输出、CAN总线输出、测量温度和检测铁磁性物体的功能，并通过了在实验室及交通环境现场的测试。 测试结果表明：在电路设计中注意抑制噪声的干扰，并利用微处理器通过软件进行信号及数据处理，可以有效提高智能传感器的测量精确度和抗干扰能力，使其能够进行组网并和上位机之间实现稳定的双向通信，同时可以减少其体积和功耗，节省成本，并有利于其功能的拓展；网络化智能地磁传感器可用于交通状态的获取。论文成果具有经济价值和实用价值。

目录

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致谢

序

1 引言

1.1课题来源

1.2选题背景及意义

1.3传感器的发展与现状

1.4国内外研究情况

1.5本文所做工作

2 网络化智能地磁传感器的开发过程及相关概念

2.1 网络化智能传感器的开发过程

2.1.1增量模型

2.1.2开发过程

2.2网络化智能地磁传感器的相关概念

2.2.1传感器

2.2.2智能传感器

2.2.3网络化智能传感器

2.2.4智能传感器网络

3 网络化智能地磁传感器信号处理功能的设计

3.1需求分析

3.2功能模块的设计

3.2.1磁阻传感器工作原理

3.2.2电源电路的设计

3.2.3时钟电路的设计

3.2.4噪声抑制的设计

3.2.5置位/复位信号功能的设计

3.2.6 A/D转换功能的设计

3.2.7自校准功能的设计

3.2.8自学习、自适应和自诊断功能的设计

4 网络化智能地磁传感器数据处理功能的设计

4.1 需求分析

4.2功能模块的设计

4.2.1常用软件滤波的设计

4.2.2 FIR数字滤波的设计

4.2.3串口传输功能的设计

4.2.4 CAN总线网络传输功能的设计

4.2.5上位机数据处理功能的设计

5 网络化智能地磁传感器的实现及测试结果

5.1 网络化智能地磁传感器的实现

5.2网络布置

5.3网络化智能地磁传感器实验板测试

5.3.1环境自学习与铁磁性物体接近或远离、显示功能测试

5.3.2 RS232串口通讯、三轴地磁信号采集及显示测试

5.3.3实验板温度信号采集测试

5.3.4实验板测量准确性测试

5.4网络化智能地磁传感器样品实验

5.4.1 CAN总线上的综合测试

5.4.2现场测试

6 结论

参考文献

作者简历