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基于IEEE1451.4标准接口的数字传感器设计

作　者: 韩志军
导　师: 刘文怡
学　校: 中北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 数字传感器 IEEE1451标准 TEDS 1-wire总线
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 115次
引　用: 3次
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内容摘要


为深入了解飞行器各个部件在发射时工作的特性及参数,以便可以及早的发现飞行器在发射时的问题,从而避免重大损失。结合目前国内外数字传感器的研究现状及发展趋势,通过对IEEE1451.4标准的深入研究,本文提出一种基于IEEE1451.4标准接口的数字传感器设计方案。该方案采用模块化的结构设计,以基础测试加扩展测试为设计模式,实现硬件模块化、接口标准化、功能软件化以及测试过程可视化设计。结合计算机标准通信接口,依靠单片机高程控性和C语言的高灵活性,可靠地完成各种模拟信号源的实时采集、分析、处理和显示功能。不仅节省系统的开发成本,缩短设备的研发周期,同时还提高了系统的可靠性、可维护性。本文基于IEEE1451.4标准接口设计了一种传感器数字化方案,分别从方案的总体设计、硬件电路设计、系统关键技术的实现进行了设计。硬件部分包括传感器设备和测试设备两部分。传感器设备完成对传感器输出加速度模拟信号的信号调理和模数转换、数据传输及把传感器经过信号调理后的模拟信号与特定的数字信号输出到IEEE1451.4混合接口上。测试设备负责传感器设备与上位机通信,完成对数字信号的存储及分析;还负责传感器部分与Labview平台的通信,实现传感器的自我识别及校准。本文重点对传感器设备硬件电路进行了阐述,分别从控制电路,信号调理电路,A/D转换电路,接口电路及电源进行了设计实现。在测试设备的硬件电路设计中,主要对存储电路,串口电路进行了设计实现。此外,重点介绍了前端模拟信号的调理,数字传输接口的设计及数字传感器TEDS接口开发平台的设计。通过实验证明,本文实现了基于IEEE1451.4标准接口的数字传感器设计,设计方案切实可行。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景和意义  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 IEEE1451 标准的提出  14-15
  1.4 本论文主要完成的工作及系统功能  15-17
2. IEEE1451.4 标准  17-25
  2.1 IEEE1451 系列标准的组成  17-20
  2.2 传感器电子数据表(TEDS)  20-21
  2.3 IEEE1451.4 混合模式接口  21-23
  2.4 基于IEEE1451.4 标准的传感器系统构架  23
  2.5 本章小结  23-25
3. 基于 IEEE1451.4 标准接口数字传感器总体设计  25-31
  3.1 设计任务及技术指标  25
  3.2 功能分析  25-27
  3.3 总体方案设计  27-28
  3.4 实现方案  28-30
  3.5 本章小结  30-31
4. 基于 IEEE1451.4 标准接口数字传感器硬件电路设计  31-56
  4.1 控制器电路设计及实现  31-34
  4.2 信号调理电路设计及实现  34-36
    4.2.1 信号分压电路设计  34-35
    4.2.2 信号滤波电路设计  35-36
  4.3 A/D 转换的设计与实现  36-40
    4.3.1 A/D 电压基准的选用  37-38
    4.3.2 ADC 转换的实现  38-40
  4.4 接口电路的设计实现  40-49
    4.4.1 1-Wire 接口的设计  41-46
    4.4.2 422 通信接口设计  46-49
  4.5 电源模块设计  49
  4.6 测试设备硬件电路设计  49-54
    4.6.1 存储电路设计  49-53
    4.6.2 RS232 串口电路设计  53-54
  4.7 本章小结  54-56
5. 系统关键技术的实现  56-76
  5.1 异源校准及信号滤波算法实现  56-62
  5.2 RS232 串行协议及通信上位机程序设计  62-66
  5.3 单线器件的具体操作  66-68
  5.4 数字传感器TEDS 接口开发平台的设计  68-75
  5.5 本章小结  75-76
结论  76-80
附录 1 传感器设备原理图  80-81
附录 2 测试设备原理图  81-83
参考文献  83-87
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  87-89
致谢  89

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器
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