傳感器設(shè)計(jì)中應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的分析

劉婷

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高精科技的發(fā)展越來越無法離開傳感器的應(yīng)用。人們通過運(yùn)用傳感器，可以清楚的對(duì)某設(shè)備的達(dá)標(biāo)情況和高精度 特性進(jìn)行有效的判斷。但是我們傳統(tǒng)的那些傳感器存在著穩(wěn)定度不高，可靠性較差，體積較大等問題，會(huì)影響其對(duì)于設(shè)備的測量，而單片機(jī)的出現(xiàn)，就有效 地解決了這些問題，單片機(jī)技術(shù)擁有靈活性、可控性、可拓展性等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)傳感器的缺陷。本文將介紹傳感器的內(nèi)容、單片技術(shù)的內(nèi)容及其應(yīng)用、單 片技術(shù)在傳感器上的應(yīng)用，讓人們更加了解單片機(jī)技術(shù)在傳感器上的應(yīng)用的優(yōu)勢，從而使得傳感器在高精技術(shù)中更好的發(fā)揮其作用，增強(qiáng)其運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞：傳感器；單片機(jī)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP212；TP368.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9129（2017）09-079-01

Abstract：Atthisstage，withthecontinuousdevelopmentofsocialeconomy，thedevelopmentofhigh-precisiontechnologycannotleavesensorapplicationmoreand more. People through the use of sensors， you can clearly the compliance of a device and high-precision characteristics of an effective judge. But our traditional sensors have some problems， such as low stability， poor reliability and large volume， which will affect the measurement of the equipment. The emergence of SCM solves these problems effectively.TheSCMtechnologyhastheflexibility，Controllability，scalability，etc.，tomakeupforthetraditionalsensordefects.Thisarticlewillintroducethesensorcon- tent， monolithic technology content and its application， monolithic technology in the sensor application， so that people have a better understanding of the advantages of single-chiptechnologyinthesensorapplication，makingthesensorinthehigh-precisiontechnologyisbetterPlayitsroleandenhanceitsoperationalcapacity.

Key words： sensor； microcontroller； application

在傳感器的設(shè)計(jì)方面，要想辦法使得傳感器的性能得以提高，使傳感器滿足標(biāo)準(zhǔn)化、小型化和高性能的要求，就得利用單片機(jī)技術(shù)，單片機(jī)技 術(shù)擁有著價(jià)格低廉，體積微小，運(yùn)算性能大的優(yōu)點(diǎn)，能很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)傳 感器的缺陷。

1 傳感器的介紹

所謂傳感器，是一種可以對(duì)物體的某種性質(zhì)進(jìn)行檢測的設(shè)備，他是一種可以將被測物體的某些基本參數(shù)，依據(jù)確定的精確度，轉(zhuǎn)化成為擁有相應(yīng)關(guān)系的設(shè)備。其實(shí)傳感器的原理是與人的感覺器官有很多相似之處，就 好比溫控傳感器與人的觸覺類似，當(dāng)物體的表面的溫度發(fā)生變化時(shí)，溫控傳感器就能接受并進(jìn)行回應(yīng)；聲敏傳感器和人的聽覺相似，借助聲音的震動(dòng)，判斷和接收信息并進(jìn)行傳遞；氣敏傳感器就類似于人的嗅覺，如果氣 味發(fā)生改變，氣敏傳感器就能接收信號(hào)并做出反應(yīng)等。

2 單片機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用

所謂單片機(jī)是一種對(duì)電路芯片進(jìn)行集成處理，然后通過規(guī)模十分龐大的電路集成技術(shù)，在一個(gè)硅片上將可以進(jìn)行信息處理的 I/O 口、儲(chǔ)存器、

CPU、SAM 等功能板塊集合在一起，然后一起組成小型微機(jī)控制系統(tǒng)。以單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)來說，其不僅具有半導(dǎo)體硅片的光、熱、磁等物理特性，它的集成度高還比較高，這樣就可以大大減小傳感器的體積，而且，單片機(jī)還 具有相當(dāng)高的可靠性，其可以連續(xù)工作一百多個(gè)小時(shí)，除了這些之外，單 片機(jī)還具有通過中央控制系統(tǒng)對(duì)自身進(jìn)行處理的能力，有了這些優(yōu)點(diǎn)可以讓傳感器變得更加運(yùn)算速度更快，精確性更高。迄今為止，單片機(jī)技術(shù)憑借著上述那些優(yōu)勢，已經(jīng)使其自身應(yīng)用范圍得到了非常大的改善，大到航空航天的探究、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究、小到我們生活中使用的智能電器等都很好的應(yīng)用著單片機(jī)技術(shù)。

3 單片機(jī)技術(shù)對(duì)傳感器的作用

3.1 單片機(jī)技術(shù)對(duì)于提高傳感器抗干擾能力的作用。如果傳感器在一 些惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，其往往會(huì)遭受溫度、濕度或者是電磁波給他帶來的 影響，所以傳感器要具備一定的抗干擾能力，才能在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行起來，從而給人們帶來準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而這些干擾有些是確定性的干擾，有些是隨機(jī)性的干擾，但都能通過單片機(jī)進(jìn)行解決。

（1）確定性干擾。在傳感器的實(shí)際工作中，往往會(huì)碰到一些由于傳感器 自身結(jié)構(gòu)所帶來的確定性的干擾，這些干擾我們可以利用單片機(jī)技術(shù)來解 決。比如在電渦流位移傳感器的應(yīng)用中，如果被測物體的均勻性或者磁導(dǎo)性 存在誤差，會(huì)導(dǎo)致磁感器測量不準(zhǔn)確。尤其是在傳感器中軸的位置，是需要 非常精確的測量的，但是軸表面的材質(zhì)及其不均勻，很難精確測量，雖然軸 轉(zhuǎn)動(dòng)過程中位置是不發(fā)生變化的，但是因?yàn)閭鞲衅魃嫌须妷旱拇嬖?，測量結(jié) 果仍然存在很大的誤差。我們可以通過單片機(jī)技術(shù)，對(duì)傳感器輸出的特性曲 線進(jìn)行修正，從而解決中軸軸表面材質(zhì)不均勻所帶來的確定性干擾。

（2）隨機(jī)性干擾。如果碰到了惡劣的環(huán)境，那么就會(huì)出現(xiàn)很多隨機(jī)性干擾，需要我們?cè)诠ぷ髦?，盡量人為地減少這些干擾，也可以利用單片機(jī)技術(shù)，

消除一些隨機(jī)干擾。如：軟件的“看門狗”（WATCHDOG），WATCHDOG是一種定時(shí)監(jiān)視器，當(dāng)有電磁波對(duì)傳感器進(jìn)行干擾的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生死機(jī)、彈飛 等情況，這時(shí)候 WATCH DOG 就可以幫助系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3.2 單片機(jī)對(duì)于提高傳感器穩(wěn)定性的作用。眾所周知，傳統(tǒng)的沒有應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的傳感器穩(wěn)定性差，得到的數(shù)據(jù)精確度低。所謂傳感器穩(wěn)定 性，是指其作為傳感器在長期的工作環(huán)境下持續(xù)輸出量所發(fā)生的變化。目 前，傳感器的穩(wěn)定性已經(jīng)受到了人們的廣泛關(guān)注，為了提高傳感器的穩(wěn)定性，我們以智能壓力傳感器為例子，智能壓力傳感器選擇了利用單片機(jī)技術(shù)來解決傳感器在長期工作環(huán)境下所產(chǎn)生的非線性誤差問題，從而增加傳感器穩(wěn)定性。我們將傳感器接受到的外界壓力定義為X，將輸出的信號(hào)定義為Y，在對(duì)壓力傳感器進(jìn)行相應(yīng)的處理后，輸出可以被單片機(jī)接受的信號(hào)Y，然后用單片機(jī)將Y進(jìn)行處理，得修正過的標(biāo)準(zhǔn)輸出Yc。一般我們?cè)跇?biāo)定傳感器的情況下，是要校正溫度和壓力，通過未修正的 Y 與溫度系數(shù)Θ，計(jì)算出被測的X，再乘以比例系數(shù)，得標(biāo)準(zhǔn)方程：Yc=Kx。

3.3 單片機(jī)技術(shù)對(duì)于提高傳感器發(fā)展的作用。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)成本逐漸減小，對(duì)傳感器的發(fā)展起到了積極的作用。目前我國也開展了利用單片機(jī)技術(shù)所進(jìn)行的傳感器標(biāo)準(zhǔn)化工作，其功能要求如下：第一，要能夠?qū)鞲衅鞯男盘?hào)進(jìn)行放大；第二，要擁有溫度補(bǔ)償技術(shù)； 第三，要擁有線性校正技術(shù)；第四，要可以進(jìn)行信息儲(chǔ)存；第五，要能夠處理簡單的信號(hào)。

綜上所述，利用單片機(jī)的應(yīng)用，可以對(duì)設(shè)備是否達(dá)標(biāo)的情況和高精度的特性進(jìn)行有效判斷，解決了之前傳統(tǒng)傳感器因?yàn)槠渥陨淼目煽啃暂^差、穩(wěn)定性不高、較大的體積等缺點(diǎn)，對(duì)于設(shè)備的測量產(chǎn)生影響。本文對(duì)于傳感器技術(shù)以及單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用等做了詳細(xì)的介紹和分析；對(duì)于什么是傳感器，什么是單片機(jī)技術(shù)做了詳細(xì)闡述，對(duì)單片機(jī)在傳感器的穩(wěn)定性、抗干擾性以及發(fā)展性等方面有什么優(yōu)點(diǎn)做了一定的闡述。我們可以看出，單片機(jī)對(duì)于傳感器的作用是非常之大的，在今后的研究中，要深入探索單片機(jī)技術(shù)對(duì)于傳感器的應(yīng)用。

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