第11章智能传感器PPT讲稿.ppt

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1、第11章智能传感器第1页，共48页，编辑于2022年，星期日11.1 概述概述o传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这两个阶段后，正朝传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这两个阶段后，正朝着智能化、集成一体化、小型化方向发展，利用微处理机技术使传着智能化、集成一体化、小型化方向发展，利用微处理机技术使传感器智能化是感器智能化是80年代新型传感器的一大进展，通常称之为智能传年代新型传感器的一大进展，通常称之为智能传感器（感器（IntellingentSensor）。在美国还有一个通俗的名称）。在美国还有一个通俗的名称SmartSensor，含有聪明、伶俐、精明能干的意思。，含有聪明、伶俐

2、、精明能干的意思。第2页，共48页，编辑于2022年，星期日11.1 概述概述11.1.1 智能传感器的概念智能传感器的概念11.1.2 智能传感器和普通传感器的区别智能传感器和普通传感器的区别11.1.3 智能传感器的特点智能传感器的特点第3页，共48页，编辑于2022年，星期日11.1.1 智能传感器的概念智能传感器的概念 智能传感器这一名称虽然至今未有确切含义，但从字面智能传感器这一名称虽然至今未有确切含义，但从字面上看，意味着这种传感器具有一定人工智能，即是使用上看，意味着这种传感器具有一定人工智能，即是使用电路代替一部分脑力劳动。近年来传感器越来越多地和电路代替一部分脑力劳动。近年来

3、传感器越来越多地和微处理机相结合，使传感器不仅有视、嗅、味和听觉的微处理机相结合，使传感器不仅有视、嗅、味和听觉的功能，还具有存储、思维和逻辑判断、数据处理、自适功能，还具有存储、思维和逻辑判断、数据处理、自适应能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。应能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。第4页，共48页，编辑于2022年，星期日图图11-1 智能压力传感器结构图智能压力传感器结构图图图11-2 集成一体化的智能传感器集成一体化的智能传感器图图11-3 智能传感器的组成框图智能传感器的组成框图第5页，共48页，编辑于2022年，星期日11.1.1 智能传感器的概念智能传感器的概

4、念o将传感器和微处理机制作在一起构成智能传感将传感器和微处理机制作在一起构成智能传感器，美、英、法、日等国均投入极大力量进行器，美、英、法、日等国均投入极大力量进行研究。典型的实例如美国研究。典型的实例如美国Honeywell公司的公司的DSTJ3000型硅压阻式智能传感器和型硅压阻式智能传感器和ParScientific公司的公司的1000系列数字式石英智系列数字式石英智能传感器。能传感器。第6页，共48页，编辑于2022年，星期日11.1.2 智能传感器的功能智能传感器的功能 概括而言，智能传感器的主要功能是：概括而言，智能传感器的主要功能是：o 具有自校零、自标定、自校正功能；具有自校零

5、、自标定、自校正功能；o 具有自动补偿功能；具有自动补偿功能；o 能够自动采集数据，并对数据进行预处理；能够自动采集数据，并对数据进行预处理；o 能够自动进行检验、自选量程、自寻故障；能够自动进行检验、自选量程、自寻故障；o 具有数据存储、记忆与信息处理功能；具有数据存储、记忆与信息处理功能；o 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能；具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能；o 具有判断、决策处理功能。具有判断、决策处理功能。第7页，共48页，编辑于2022年，星期日11.1.3 智能传感器的特点智能传感器的特点 与传统传感器相比，智能传感器的特点是：与传统传感器相比，智能传感器的

6、特点是：o 精度高精度高o 高可靠性与高稳定性高可靠性与高稳定性o 高信噪比与高的分辨力高信噪比与高的分辨力o 强的自适应性强的自适应性o 低的价格性能比低的价格性能比 由此可见，智能化设计是传感器传统设计中的一次革命，是世由此可见，智能化设计是传感器传统设计中的一次革命，是世界传感器的发展趋势。界传感器的发展趋势。第8页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2 智能传感器实现的途径智能传感器实现的途径11.2.1 非集成化实现非集成化实现11.2.2 集成化实现集成化实现 11.2.3 混合实现混合实现11.2.4 集成化智能传感器的几种模式集成化智能传感器的几种模式第9页，共48页，编

7、辑于2022年，星期日11.2.1 非集成化实现非集成化实现 o非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采用非集成化工艺制非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、带数字总作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。其线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。其框图如图框图如图11-4所示。所示。图图11-4 非集成式智能传感器外壳非集成式智能传感器外壳o这种非集成化智能传感器是在现场总线控制系统发展形势的推动下一步迅这种非集成化智能传感器是在现

8、场总线控制系统发展形势的推动下一步迅速发展起来的。速发展起来的。第10页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.1 非集成化实现非集成化实现 模模 糊糊 传传 感感 器器o近近10年来发展极为迅速的模糊传感器也是一种非集成化的新年来发展极为迅速的模糊传感器也是一种非集成化的新型智能传感器。模糊传感器是在经典数值测量的基础上，经型智能传感器。模糊传感器是在经典数值测量的基础上，经过模糊推理和知识合成，以模拟人类自然语言符号描述的形过模糊推理和知识合成，以模拟人类自然语言符号描述的形式输出测量结果。显然，模糊传感器的核心部分就是模拟人式输出测量结果。显然，模糊传感器的核心部分就是模拟人类自然

9、语言符号的产生及其处理。类自然语言符号的产生及其处理。图图11-5 模糊传感器的简单结构示意图模糊传感器的简单结构示意图第11页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.2 集成化实现集成化实现o这种智能传感器系统是采用微机加工技术和大规模集成电路工艺技这种智能传感器系统是采用微机加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理术，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上而构成的。故又可称为集成智器单元，并把它们集成在一块芯片上而构成的。故又可称为集成智能传感器（能传感器（IntegratedSmart/

10、IntelligentSensor）其外形如图其外形如图11-6所示。所示。第12页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.2 集成化实现集成化实现 智能传感器的特点是：智能传感器的特点是：o 微型化微型化 o 结构一体化结构一体化o 精度高精度高 o 多功能多功能o 阵列式阵列式 o 全数字化全数字化o 使用极其方便，操作极其简单使用极其方便，操作极其简单第13页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.2 集成化实现集成化实现 根据以上特点可以看出：通过集成化实现的智能传感器，为达到高自适应根据以上特点可以看出：通过集成化实现的智能传感器，为达到高自适应性、高精度、高可靠性与高稳

11、定性，其发展主要有以下两种趋势：性、高精度、高可靠性与高稳定性，其发展主要有以下两种趋势：o其一是：多功能化阵列化，及强大的软件信息处理功能其一是：多功能化阵列化，及强大的软件信息处理功能o其二是：发展谐振式传感器，加软件信息处理功能所示的集成智其二是：发展谐振式传感器，加软件信息处理功能所示的集成智能传感器，是智能传感器的最终期望形式。如果再具有图像处理能传感器，是智能传感器的最终期望形式。如果再具有图像处理功能则是智能传感器的最高级形式。功能则是智能传感器的最高级形式。第14页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.3 混合实现混合实现o根据需要与可能，将系统各根据需要与可能，将系统

12、各个集成化环节，如：敏感单个集成化环节，如：敏感单元、信号调理电路、微处理元、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口，以器单元、数字总线接口，以不同的组合方式集成在两块不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个或三块芯片上，并装在一个外壳里，如图外壳里，如图11-7中所示的中所示的几种方式几种方式第15页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.3 混合实现混合实现 图图11-7 在一个封装中可能的混合集成实现方式在一个封装中可能的混合集成实现方式o在图（在图（a）中，是三块集成化芯片封装在一个外壳里。）中，是三块集成化芯片封装在一个外壳里。o在图在图(b),(c),(d)中，是两

13、块集成化芯片封装在一个外壳里。中，是两块集成化芯片封装在一个外壳里。o图图11-8(a)(c)中的（智能）信号调理电路，具有部分智能化功能，如中的（智能）信号调理电路，具有部分智能化功能，如自校零、自动进行温度补偿，这是因为这种电路带有零点校正电路和温自校零、自动进行温度补偿，这是因为这种电路带有零点校正电路和温度补偿电路才获得了这种简单的智能化功能的。度补偿电路才获得了这种简单的智能化功能的。第16页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.4 集成化智能传感器的几种模式集成化智能传感器的几种模式 若按具有的智能化程度来分类，集成化智能传感器有三种存在形式若按具有的智能化程度来分类，集成

14、化智能传感器有三种存在形式:初级形式初级形式o初级形式就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感单元与（智能）初级形式就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳里。这是智能传感器系统最早信号调理电路，二者被封装在一个外壳里。这是智能传感器系统最早出现的商品化形式，也是最广泛使用的形式，也被称为出现的商品化形式，也是最广泛使用的形式，也被称为初级智能传感初级智能传感器器（SmartSensor）第17页，共48页，编辑于2022年，星期日11.2.4 集成化智能传感器的几种模式集成化智能传感器的几种模式 中级形式中级形式/自立形式自立形式o中级形式是在

15、组成环节中除敏感单元与信号调理电路外，必中级形式是在组成环节中除敏感单元与信号调理电路外，必须含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统封装在一个须含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统封装在一个外壳里的形式。外壳里的形式。高级形式高级形式o高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现多维阵列化时，同时配高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现多维阵列化时，同时配备了更强大的信息处理软件，从而具有更高级的智能化功能的形式。备了更强大的信息处理软件，从而具有更高级的智能化功能的形式。第18页，共48页，编辑于2022年，星期日11.3 智能传感器输出信号的预处理智能传感器输出信号的预处理o11.3.

16、1 传感器输出信号的分类传感器输出信号的分类o11.3.2 开关信号的预处理开关信号的预处理 当传感器输入的物理量小于某阈值时，传感器处于当传感器输入的物理量小于某阈值时，传感器处于关关状态，大于阈值状态，大于阈值时，处于时，处于开开状态。实际使用中，输入信号经常伴有噪声叠加成分，使状态。实际使用中，输入信号经常伴有噪声叠加成分，使传感器不能在阈值点准确地发生跃变，因此为了消除噪声和改善特性，常传感器不能在阈值点准确地发生跃变，因此为了消除噪声和改善特性，常接入具有迟滞特性的电路，称为鉴别器，或称脉冲整形电路，如施密特触接入具有迟滞特性的电路，称为鉴别器，或称脉冲整形电路，如施密特触发器。发器

17、。第19页，共48页，编辑于2022年，星期日11.3.3 模拟信号预处理模拟信号预处理o模拟脉冲式传感器信号一般需接脉冲限幅电路，使输模拟脉冲式传感器信号一般需接脉冲限幅电路，使输出变成窄脉冲，方可使用脉冲瞬值保持电路将脉冲扩出变成窄脉冲，方可使用脉冲瞬值保持电路将脉冲扩展。以便展。以便A/D转换。转换。图图11-9 5G7650的应用的应用第20页，共48页，编辑于2022年，星期日 图图11-11 隔离放大器隔离放大器TD290的应用的应用第21页，共48页，编辑于2022年，星期日11.4 数据采集数据采集11.4.1 数据采集的配置数据采集的配置11.4.2 取样周期的选择取样周期的

18、选择11.4.3 A/D转换器的选择转换器的选择第22页，共48页，编辑于2022年，星期日11.4.1 数据采集的配置数据采集的配置o典型数据采集系统配置如图典型数据采集系统配置如图11-11所示，图（所示，图（a）是典型的数据采集）是典型的数据采集系统配置方法系统配置方法,图（图（b）是同时采集、分时转换存储，可保证获得各采）是同时采集、分时转换存储，可保证获得各采样点同一时刻的模拟量。在需要高速采样时，系统中就需要每个传感样点同一时刻的模拟量。在需要高速采样时，系统中就需要每个传感器有一个器有一个A/D转换器再进入模拟开关。这样，系统价格会有所提转换器再进入模拟开关。这样，系统价格会有所

19、提高，如图（高，如图（c）所示。）所示。（书上（书上204页）图页）图11-11 数据采集系统的配置数据采集系统的配置第23页，共48页，编辑于2022年，星期日11.4.2 取样周期的选择取样周期的选择o对输入信号进行两次采样之间的时间间隔称为采样周期对输入信号进行两次采样之间的时间间隔称为采样周期TS。为。为了尽可能保持被采样信号的真实性，采样周期不宜太长，要根据了尽可能保持被采样信号的真实性，采样周期不宜太长，要根据采样定理来定。由采样得到的输出函数要能不失真地恢复到原来采样定理来定。由采样得到的输出函数要能不失真地恢复到原来的信号。实用上一般使采样频率等于的信号。实用上一般使采样频率等

20、于2.53倍的输入信号最大频倍的输入信号最大频率，有时用率，有时用510，根据实际需要而定。采样周期的长短也要，根据实际需要而定。采样周期的长短也要涉及跟配置的涉及跟配置的A/D转换芯片的选择转换芯片的选择.第24页，共48页，编辑于2022年，星期日11.4.3 A/D转换器的选择转换器的选择 A/D转换器的种类很多，主要有比较型和积分型两大类，其中常用的是转换器的种类很多，主要有比较型和积分型两大类，其中常用的是逐次逼近型、双积分型和逐次逼近型、双积分型和V-F转换器。转换器。虽然芯片繁多，性能各异，但从使用角度看，其外特性不外乎有以下四虽然芯片繁多，性能各异，但从使用角度看，其外特性不外

21、乎有以下四点：点：o模拟信号输入端模拟信号输入端o数字量的并行输出端；数字量的并行输出端；o启动转换的外部控制信号；启动转换的外部控制信号；o转换完毕同转换器发出的转换结束信号。转换完毕同转换器发出的转换结束信号。第25页，共48页，编辑于2022年，星期日第26页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5 智能传感器的数据处理技术智能传感器的数据处理技术o传感器的数据输出信号经过传感器的数据输出信号经过A/D转换器转换，所获得的数字信转换器转换，所获得的数字信号一般不能直接输入微处理机供应用程序使用，还必须根据号一般不能直接输入微处理机供应用程序使用，还必须根据需要进行加工处理，如标度变换

22、、非线性补偿、温度补偿、需要进行加工处理，如标度变换、非线性补偿、温度补偿、数字滤波等。以上这些处理也称软件处理。以软件代硬件这数字滤波等。以上这些处理也称软件处理。以软件代硬件这也就体现出传感器智能化的优越性所在。尽可能多的采用软也就体现出传感器智能化的优越性所在。尽可能多的采用软件设计提高传感器的精度、可靠性和性能价格比，这是设计件设计提高传感器的精度、可靠性和性能价格比，这是设计智能传感器的原则。智能传感器的原则。第27页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5 智能传感器的数据处理技术智能传感器的数据处理技术11.5.1 数据处理包含的内容数据处理包含的内容11.5.2 标度变换技

23、术标度变换技术11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术11.5.4 传感器的温度误差补偿传感器的温度误差补偿11.5.5 数字滤波技术数字滤波技术第28页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.1 数据处理包含的内容数据处理包含的内容 任何数据处理都包含下列一个或者几个方面的工任何数据处理都包含下列一个或者几个方面的工作：作：o 数据收集数据收集 o 数据转换数据转换o 数据分组数据分组 o 数据组织数据组织o 数据计算数据计算 o 数据存储数据存储o 数据搜索数据搜索第29页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.2 标度变换技术标度变换技术o线性参数的标度变换线性参数的标度变

24、换o非线性参数的标度变换非线性参数的标度变换o多项式变换法多项式变换法第30页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.2 标度变换技术标度变换技术 线性参数的标度变换线性参数的标度变换o这种标度变换的前提是参数值与这种标度变换的前提是参数值与A/D转换结果之间为线性关系，其变换转换结果之间为线性关系，其变换公式为公式为 （11-1）o 式中式中:y-参数测量值；参数测量值；ym-参数量程最大值；参数量程最大值；y0-参数量程最小值；参数量程最小值；Nm-ym对应的对应的A/D转换后的数字量；转换后的数字量；N0-量程起点量程起点y0所对应的所对应的A/D转换后的数字量；转换后的数字量；x

25、-测量值测量值y所对应的所对应的A/D转换值。转换值。第31页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.2 标度变换技术标度变换技术o一般情况下，在编写程序时，一般情况下，在编写程序时，ym、y0、Nm、N0都是已知值，因此可以把（都是已知值，因此可以把（11-1）式写成）式写成 y=ao+a1x (11-2)第32页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术线性插值法线性插值法二次曲线插值法二次曲线插值法查表技术查表技术第33页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术 线性插值法线性插值法o先用实验法测出传感器的输

26、入输出特性曲线，假定如图先用实验法测出传感器的输入输出特性曲线，假定如图11-13所示所示 （11-7）（11-8）第34页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术 二次曲线差值法二次曲线差值法o若传感器的输入和输出之间的特性曲线的斜率变化很大，则两插若传感器的输入和输出之间的特性曲线的斜率变化很大，则两插值点之间的曲线将很弯曲，如图值点之间的曲线将很弯曲，如图11-14所示。这时若仍采用线所示。这时若仍采用线性插值法，误差就很大。可以采用二次曲线插值法，这是通过曲性插值法，误差就很大。可以采用二次曲线插值法，这是通过曲线上的三个点作一抛物线（图中的实线）

27、，用此曲线代替原来的线上的三个点作一抛物线（图中的实线），用此曲线代替原来的曲线。曲线。o利用三个已知点利用三个已知点A、B、C的数值求出系数的数值求出系数m0、m1、m2后，存放后，存放在相应的内存单元，然后根据某点的在相应的内存单元，然后根据某点的x值代入即可求出被测值值代入即可求出被测值y0第35页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术查表技术查表技术o所谓查表技术，就是事先把检测值和被测值按已知的公式计算出所谓查表技术，就是事先把检测值和被测值按已知的公式计算出来，或者用测量法事先测量出结果，然后按一定方法把数据排成来，或者用测量法事先测量出结果

28、，然后按一定方法把数据排成表格，存入内存单元，以后微处理机就根据检测值大小查出被测表格，存入内存单元，以后微处理机就根据检测值大小查出被测结果。结果。o查表技术是一种常用的非数值运算方法，可以完成数据补偿、计算、查表技术是一种常用的非数值运算方法，可以完成数据补偿、计算、转换等功能。它具有程序简单、执行速度快等优点。下面介绍几种转换等功能。它具有程序简单、执行速度快等优点。下面介绍几种常用的查表方法。常用的查表方法。第36页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术 （一）顺序查表法（一）顺序查表法o顺序查表法是按表格的排列顺序，从头开始，一个一顺序查表法是

29、按表格的排列顺序，从头开始，一个一个进行比较，直到找到关键字为止。这种方法主要适个进行比较，直到找到关键字为止。这种方法主要适用于无序表的查找。若表格的地址按一定规律排列且用于无序表的查找。若表格的地址按一定规律排列且被测量与检测结果的表格有一定关系时，则可以通过被测量与检测结果的表格有一定关系时，则可以通过计算求出查表法所需的地址，然后从相应的内存单元计算求出查表法所需的地址，然后从相应的内存单元中取出检测结果。中取出检测结果。第37页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.3 非线性补偿技术非线性补偿技术 （二）对分搜索法（二）对分搜索法o在实际应用中，很多表格都很长，且难以用计算查

30、表法进行查找，但是这在实际应用中，很多表格都很长，且难以用计算查表法进行查找，但是这种表格一般都满足从大到小（或从小到大）的顺序。对于这种表格可以采种表格一般都满足从大到小（或从小到大）的顺序。对于这种表格可以采用对分搜索法进行查找。用对分搜索法进行查找。o对分搜索是每次截取表的一半进行搜索，逐步细分，首先把给定值对分搜索是每次截取表的一半进行搜索，逐步细分，首先把给定值x与表格与表格中间元素的关键字进行比较，如相等，则查找成功；如小于则截取低半表，大于则中间元素的关键字进行比较，如相等，则查找成功；如小于则截取低半表，大于则截取高半表。然后再把给定值与所截取半表的中间元素的关键字相比较，依次

31、重复截取高半表。然后再把给定值与所截取半表的中间元素的关键字相比较，依次重复上述过程直到查找成功或截取后的子表长度到零为止。上述过程直到查找成功或截取后的子表长度到零为止。o对分搜索法的算法有子表限界法和子表长度法等。子表限界法采用表的高低界对分搜索法的算法有子表限界法和子表长度法等。子表限界法采用表的高低界地址来计算子表的中心元素的地址，其缺点是元素长度大于地址来计算子表的中心元素的地址，其缺点是元素长度大于1时计算比较麻烦。时计算比较麻烦。子表长度法是采用子表的长度和上次中心元素的序号来查找元素的地址，它适子表长度法是采用子表的长度和上次中心元素的序号来查找元素的地址，它适合于数据元素长度

32、不同的各种表的查找。合于数据元素长度不同的各种表的查找。第38页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.4 传感器的温度误差补偿传感器的温度误差补偿 传感器线性温度特性补偿方法传感器线性温度特性补偿方法 温度特性曲线拟合法温度特性曲线拟合法 温度特性查表法温度特性查表法 传感器非线性温度特性补偿方法传感器非线性温度特性补偿方法第39页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.4 传感器的温度误差补偿传感器的温度误差补偿温度特性曲线拟合法温度特性曲线拟合法图图11-16 不同温度下的静态特性不同温度下的静态特性图图11-17 温度补偿流程图温度补偿流程图第40页，共48页，编辑于202

33、2年，星期日11.5.4 传感器的温度误差补偿传感器的温度误差补偿 温度特性查表法温度特性查表法o将温度值和传感器对应的输出电压值按顺序分配方式存入内存，将温度值和传感器对应的输出电压值按顺序分配方式存入内存，构成一个线性表，采集数据时，构成一个线性表，采集数据时，CPU按线性查找对应温度的电压按线性查找对应温度的电压值值u，并按下式计算对应的被测物理量，并按下式计算对应的被测物理量y y=(u-U)tg (11-15)式中式中U是温度直线在坐标上的截距，可用线性插值由输入的是温度直线在坐标上的截距，可用线性插值由输入的T求得，求得，a是温是温度直线与纵坐标轴度直线与纵坐标轴u的夹角。的夹角。

34、第41页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.5 数字滤波技术数字滤波技术 数字滤波与模拟滤波相比，具有以下优点数字滤波与模拟滤波相比，具有以下优点：o不需增加任何硬设备，只要在程序进入数据处理和控制算法之前附加一段数字不需增加任何硬设备，只要在程序进入数据处理和控制算法之前附加一段数字滤波软件即可；滤波软件即可；o因没有硬设备、传感器精度可以提高，不存在阻抗匹配问题；因没有硬设备、传感器精度可以提高，不存在阻抗匹配问题；o数字滤波可以多个通道共用，而模拟滤波则每个通道都要有；数字滤波可以多个通道共用，而模拟滤波则每个通道都要有；o可以对频率很低的信号进行滤波，而模拟滤波受电容器量值限

35、制，频率可以对频率很低的信号进行滤波，而模拟滤波受电容器量值限制，频率不宜太低；不宜太低；o使用灵活方便，可根据需要选择不同的滤波方法和滤波参数。使用灵活方便，可根据需要选择不同的滤波方法和滤波参数。第42页，共48页，编辑于2022年，星期日11.5.5 数字滤波技术数字滤波技术 数字滤波的常用方法有数字滤波的常用方法有：o 算术平均滤波法算术平均滤波法o 滑动平均滤波法滑动平均滤波法o 加权平均滤波法加权平均滤波法第43页，共48页，编辑于2022年，星期日11.6 智能传感器的硬件设计智能传感器的硬件设计11.6.1 正确选择微处理机正确选择微处理机 常用单片机作为智能传感器的中央处理机

36、，这级有以下一些优点：常用单片机作为智能传感器的中央处理机，这级有以下一些优点：o硬件通用性强，应用灵活，在不同场合应用时，硬件的结构基本不动，只要改硬件通用性强，应用灵活，在不同场合应用时，硬件的结构基本不动，只要改变固化在存储器里的程序，就可更新换代变成新产品。变固化在存储器里的程序，就可更新换代变成新产品。o指令系统适合实时控制。指令系统适合实时控制。o体积小，执行速度快。体积小，执行速度快。o可靠性高，抗干扰能力强。可靠性高，抗干扰能力强。o可方便地实现多机分布式控制，产品开发周期短，开发效率高，同一系列和配置接可方便地实现多机分布式控制，产品开发周期短，开发效率高，同一系列和配置接口

37、的芯片种类多，功能全，便于挑选口的芯片种类多，功能全，便于挑选第44页，共48页，编辑于2022年，星期日11.6.2 智能传感器的输入输出技术智能传感器的输入输出技术键盘及其接口键盘及其接口 用键盘输入代替各种传统的按钮或琴键式转换开关、软件硬件配合的方法用键盘输入代替各种传统的按钮或琴键式转换开关、软件硬件配合的方法完成面板输入的基本功能。键盘的优点有：完成面板输入的基本功能。键盘的优点有：o键钮排列成有规则的矩阵，使用方便；键钮排列成有规则的矩阵，使用方便；o采用单触点瞬间接通方式，简单可靠；采用单触点瞬间接通方式，简单可靠；o只要改变软件便可实现键的配合操作；只要改变软件便可实现键的配

38、合操作；o只要按下（只要按下（1）或释放（）或释放（0）两种状态，便可实现人机对话）两种状态，便可实现人机对话 第45页，共48页，编辑于2022年，星期日 图图11-20 4*4非编码间盘及接口电路非编码间盘及接口电路第46页，共48页，编辑于2022年，星期日11.6.2 智能传感器的输入输出技术智能传感器的输入输出技术LED显示接口显示接口 键盘键盘/显示接口举例显示接口举例 图图11-21 显示数码管结构显示数码管结构图图11-22 8279键盘键盘/显示接口电路显示接口电路第47页，共48页，编辑于2022年，星期日11.6.3 智能传感器实例智能传感器实例 图图11-23 DSTJ-3000 智能传感器方框图智能传感器方框图第48页，共48页，编辑于2022年，星期日