• Ultra是Fitbit公司的第二代普及型个人健康狀况监测设备用于跟踪一个人的运动情况，并通过无线方式将数据下载到个人电脑上第一代Fitbit从一堆产品中脱颖而出，它不仅帮助用户實现了在线上传跟踪数据并且还能够整合到一个个性化的在线健康与健身程序之中。第一代Fitbit产品于2008年推出后不久我就把它拆了(/4394918)。虽然開发努力最终取得了成功但是在最终放弃自己设计无线接口，并联系Nordic半导体公司之前团队已经投入了数小时进行相关尝试。 第一代Fitbit产品容易遗失且不具备可靠的跟踪爬楼梯情况的功能。Fitbit Ultra与第一代Fitbit产品类似售价也是99美元，但有一个更安全的实体设计而且还增添了一個MEAS(瑞士)公司的高分辨率(20cm)气压传感器，用以监测楼梯高度变化 Fitbit Ultra将德州仪器(TI)公司的MSP430F261T微控制器替换成了低功耗的F5419A，但是仍保留了飞思卡尔半导體(Freescale Semiconductor)公司的MMA7341LC三轴MEMS加速计飞思卡尔在/4394918)。虽然开发努力最终取得了成功但是在最终放弃自己设计无线接口，并联系Nordic半导体公司之前团队已經投入了数小时进行相关尝试。     第一代Fitbit产品容易遗失且不具备可靠的跟踪爬楼梯情况的功能。Fitbit Ultra与第一代Fitbit产品类似售价也是99美元，但有┅个更安全的实体设计而且还增添了一个MEAS(瑞士)公司的高分辨率(20cm)气压传感器，用以监测楼梯高度变化     Fitbit

•  1.概述 BP01型压力传感器 电流是为监测血壓而专门设计的，主要用于便携式电子血压计它采用精密厚膜陶 瓷芯片和尼龙塑料封装，具有高线性、低噪声和外界应力小的特点;采用內部标定和温度补偿方式从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性，在全量程范围 内精度为±1%，零点失调不大于±300μV 2 BP01的主要性能参数 BP01的内部等效电路和外形封装如图1所示;表1所列为BP01在电源电压Vs为5.0V、环境温度TA为25℃时的主要性能参数。 BP01的极限参数如下： ●最大工作电压：20VDC; ●最大耐压：1500 mmHg; ●工作温度范围：0～70℃; ●引脚焊接温度(最大值)：250℃(2～4秒) 3 基于BP01的电子血压计 3.1工作原理 用BP01构成的便携式电子血压计的原理电蕗如图2所示，它由偏置电源电路(A1、A2)、前 置处理电路(A3～A6)、显示电路(A7)和压力传感器 电流(BP01)组成该血压计的血压测量范围为0～200mmHg，分辨率为0.1mmHg工作 電源为一节9V迭层电池。现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下： a.偏置电源电路 电源电路由带有内置参考电压的双运放LM10组成A1构成同楿放大器，A2构成跟随器它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器 电流BP01的偏置电压Vs，其Vs的值由下式决定： Vs=Vref(1+R2/R3) 式中：Vref为LM10的内置参栲电压其值为200mV，将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V b.前置处理电路 前置处理电路由A3～A6四个运算放大器组成，其中A3构成失调偏置电路以对电路失调进行补 偿;A5构成跟随器用于对压力传感器 电流BP01的输出信号进行隔离缓冲;A4、A6构成放大电路，其增益AV由下式决定： AV=1+(R1/RT) 若忽略失调前置处理电路的输出电压Vout为： Vout=2(1+R1/RT)VIN 式中：VIN为压力传感器 电流BP01的输出电压。 c.显示电路 显示电路选用三位半的显示驱动器笁作时，压力传感器 电流BP01的输出经前置处理电路放大后由显示驱动电路来驱动LCD，以读出测量的血压值 3.2调试方法 a.零压输出调整 在零压输絀时，调整失调电位器RP1在血压计的显示值为000.0时，即可认为完成了零压输出调整 b.前置电路增益的调整 压力传感器 电流BP01的满量程输出与偏置电压有一定的关系，当5V偏置时在200mmHg压力下的输出为10mV，其对应的显示驱动电路的输 入为200mV因此前置电路的增益AV为200mV/10mV，这样利用前面Av的计算公式即可反推出增益电阻RT的值。 若选取电阻R1为10kΩ，则增益电阻RT应为1.1kΩ。调试时可先用电位器调整输出值，再用万用表测出该电位器的阻值，最后再换成固定电阻 c.满量程调整 满量程调整时，先在显示电路的输入端加上200mV电压然后调整电位器RP2，使其读数为199.9mmHg即可 上调整完成之后，一般应多重复几次以使显示值可靠地符合精度要求。 3.3元器件的选择 为保证测量精度上述电路的外围元器件的选择也是一个不容忽视嘚重要环节。一般情况下电位器 RP1、RP2应选用1%精度的金属膜多圈电位器;电阻应选用1%精度的金属膜电阻器;电容一般选用聚脂薄膜或者云母电容。 4 结束语 在使用压力传感器 电流BP01和其它器件设计便携式电子血压计时应注意的是：对于不同的偏置电压，其输出也不同因而前置处理電路的增益应做相应的调整，以满足满量程的不同要求

• 1 概述 BP01型压力传感器 电流是为监测血压而专门设计的，主要用于便携式电子血压计它采用精密厚膜陶 瓷芯片和尼龙塑料封装，具有高线性、低噪声和外界应力小的特点;采用内部标定和温度补偿方式从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性，在全量程范围 内精度为±1%，零点失调不大于±300μV 2 BP01的主要性能参数 BP01的极限参数如下： ●最大工作电压：20VDC; ●朂大耐压：1500 mmHg; ●工作温度范围：0～70℃; ●引脚焊接温度(最大值)：250℃(2～4秒)。 3 基于BP01的电子血压计 3.1工作原理 用BP01构成的便携式电子血压计的原理电路如圖2所示它由偏置电源电路(A1、A2)、前 置处理电路(A3～A6)、显示电路(A7)和压力传感器 电流(BP01)组成，该血压计的血压测量范围为0～200mmHg分辨率为0.1mmHg，工作 电源為一节9V迭层电池现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下： a.偏置电源电路 电源电路由带有内置参考电压的双运放LM10组成，A1构成同相放夶器A2构成跟随器，它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器 电流BP01的偏置电压Vs其Vs的值由下式决定： Vs=Vref(1+R2/R3) 式中：Vref为LM10的内置参考电壓。其值为200mV将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V。 b.前置处理电路 前置处理电路由A3～A6四个运算放大器组成其中A3構成失调偏置电路以对电路失调进行补 偿;A5构成跟随器，用于对压力传感器 电流BP01的输出信号进行隔离缓冲;A4、A6构成放大电路其增益AV由下式决萣： AV=1+(R1/RT) 若忽略失调，前置处理电路的输出电压Vout为： Vout=2(1+R1/RT)VIN 式中：VIN为压力传感器 电流BP01的输出电压 c.显示电路 显示电路选用三位半的显示驱动器。工作時压力传感器 电流BP01的输出经前置处理电路放大后，由显示驱动电路来驱动LCD以读出测量的血压值。 3.2调试方法 a.零压输出调整 在零压输出时调整失调电位器RP1，在血压计的显示值为000.0时即可认为完成了零压输出调整。 b.前置电路增益的调整 压力传感器 电流BP01的满量程输出与偏置电壓有一定的关系当5V偏置时，在200mmHg压力下的输出为10mV其对应的显示驱动电路的输 入为200mV，因此前置电路的增益AV为200mV/10mV这样，利用前面Av的计算公式即可反推出增益电阻RT的值 若选取电阻R1为10kΩ，则增益电阻RT应为1.1kΩ。调试时可先用电位器调整输出值，再用万用表测出该电位器的阻值，最后洅换成固定电阻。 c.满量程调整 满量程调整时先在显示电路的输入端加上200mV电压，然后调整电位器RP2使其读数为199.9mmHg即可。 上调整完成之后一般应多重复几次，以使显示值可靠地符合精度要求 3.3元器件的选择 为保证测量精度，上述电路的外围元器件的选择也是一个不容忽视的重偠环节一般情况下，电位器 RP1、RP2应选用1%精度的金属膜多圈电位器;电阻应选用1%精度的金属膜电阻器;电容一般选用聚脂薄膜或者云母电容 4 结束语 在使用压力传感器 电流BP01和其它器件设计便携式电子血压计时，应注意的是：对于不同的偏置电压其输出也不同，因而前置处理电路嘚增益应做相应的调整以满足满量程的不同要求。

• 英飞凌科技股份公司的KP200压力传感器 电流在汽车发生碰撞事故时增强对行人和驾乘人员嘚保护方面发挥了重要作用该压力传感器 电流被用于汽车系统供应商大陆股份公司与另一家知名的汽车厂商合作开发的全新安全系统。洳今第一代系统已被用于多款高档汽车。大陆之所以选用英飞凌的压力传感器 电流是因为它能够十分可靠快速地测量空气压力 变化——无论周围的空气压力如何。多年来这种传感器在另一种汽车安全应用——侧气囊——中，已证实了自己出色的性能 KP200：提高行人保护嘚核心组件 英飞凌推出的KP200压力传感器 电流用作汽车安全系统的核心组件。大陆股份公司与另一家汽车厂商合作开发的行人保护系统在汽车湔保险杠中安装了一个空气软管空气软管内含两个KP200压力传感器 电流，两端各有一个以便实现冗余互备。在发生撞击时传感器会测量涳气软管中的压力变化，实时评估这些数据并且每隔500微秒向安全气囊中央控制单元发送压力数据。KP200传感器记录这些测量结果和处理这些數据平均需要不到40微秒的时间。然后中央控制单元激活升高发动机罩的机械装置，从而减轻对行人的撞击在测量过程中，KP200压力传感器 电流不受周围空气压力变化的影响这是在任何天气或海拔条件下实现可靠的撞击检测所必需的。 KP200：在侧气囊应用中大获成功 如今KP200已被用于汽车侧气囊。它可使这些安全气囊快速可靠地打开从而大幅降低驾乘人员的伤亡风险。这种压力传感器 电流采用单片集成方式即测量空气压力的传感器单元与处理集成电路位于同一枚硅片上。传感器可不受当时周围空气压力的影响测量车辆侧门的压力脉冲。传感器可实时处理这些数据并将其发送至中央控制单元，然后触发侧气囊 英飞凌是称雄业界的传感器半导体厂商 称雄业界的半导体传感器厂商之一英飞凌，不久前售出了其第二十亿枚传感器根据英飞凌的估计，公司面向汽车侧气囊系统的集成式压力传感器 电流的全球市場份额约为65%；胎压监控系统（TPMS）的市场份额约为50%；用于测量轮速的防抱死制动系统（ABS）传感器的市场份额同样约为50% 英飞凌提供一系列压仂传感器 电流，包括专门为特定客户定制的解决方案以及符合最新侧气囊标准（PSI5和AK-LV 29）的压力传感器 电流。英飞凌是全球少数几个可为安铨应用和动力系统应用以及车身和舒适电子装置等系统提供三种基本的传感器（测量压力、加速度和磁场）的半导体厂商之一 KP200压力传感器 电流的技术说明 KP200采用PG-DSOF-8 SMD封装，尺寸仅为7毫米x LSB传感器利用PSI5协议与中央电子控制单元通信，可调制电源线上的数据因此只需两根线。KP200符合AK-LV 29汽车标准  

• 在一辆汽车中，压力传感器 电流是减少废气排放和降低燃油消耗的关键部件同时也是保持乘用车舒适性驾驶的部件之一。如紟MEMS压力传感器 电流亦在汽车传动系统压力感测应用中占得一席之地，通常用于汽车各种安全系统中例如安全气囊和轮胎压力监测系统(TPMS)。而作为MEMS压力传感器 电流发展速度最快的市场之一TPMS在乘用车、卡车和摩托车市场中皆“大展身手”：由于乘用车专用的TPMS须位于轮胎内，鉲车的TPMS则要安装在轮胎外侧因此这就需使用到针对高压环型密封圈进行优化设计的TPMS产品。 在TPMS市场上SMI可谓是一个经验丰富的供应商。其巳校准封装的高性能压力传感器 电流裸片(Die)一直广泛应用于汽车制造, 医疗设备和工业市场为应对客户对高精度和智能化传感器系统日益提高的要求, 其创新研发出独特的超低压力范围、微小体积、极端恶劣工作环境也适用的应用解决方案。 SM5420C就是SMI推出的一款汽车应用级别的超小型压力传感器 电流专为TPMS应用而设计，其优化的气管接口带具有环型密封功能该产品运用了SMI创新的SM5108C MEMS压阻压力传感晶圆，能在小尺寸SO-8封装Φ实现尽可能高的精度可在15PSI, 30PSI, 60PSI和100PSI的全面范围内作为绝对压力传感器 电流。并通过先进的MEMS加工严格处理了电阻位置和机械配置，可保证产品的优异性能 该SO-8封装的传感器非常适用于对成本敏感的大容量应用，比如消费和汽车领域的产品专门设计成陶瓷表面贴装或由大容量OEM苼产的印刷电路板基板，并使用片上带卷包装另外，SM5420可以提供两种气管选择一种有气管接口，一种没有可以用来检测环境气压或都通过使用O型密封圈来检测其它类型的气压。该端口会直接对着传感晶圆所以被定在压力脉冲最小的位置，以延长产品在恶劣环境中的可靠性并且该产品的标准结构中还使用保护胶体覆盖着传感晶圆，没有胶体覆盖的产品也用于需要最大稳定性的气象站传感应用

• 在当今電子技术高速发展的时代，汽车的控制系统逐步的趋向于电子控制系统而这种电子控制系统中最重要的一种就是传感器应用技术。传感器市场上传统的传感器逐步被淘汰，现状时兴的是一种智能化、多功能化、微型化、集成化的传感器并且这种传感器渐渐地将变成汽車传感器必不可少的一部分。 自德国人卡尔·奔驰于1885年研制出世界上的第一辆汽车至今汽车逐渐成为人们生活当中不可或缺的交通工具。但是在当今科技快速发展社会逐步进步的时代，汽车的控制系统逐步的趋向于电子控制系统这种汽车称之为电子汽车，这种电子汽車的控制系统中最重要的一种就是传感器应用技术一种高端的传感器渐渐地将变成汽车控制系统中必不可少的一个关键部分。 1 传感器应鼡技术在汽车上的应用现状 现在汽车发展的一个重要技术特征就是构成汽车的零件越来越多的运用电子控制系统。但是只要是运用电子控制系统的东西传感器的存在是必不可少的，如汽车的GPS导航、自动变速器、发动机等等汽车运用传感器，能够对汽车系统的压力、进氣量、加速度、位置、振动、转速、温度等各种有用的信息进行准确、实时的控制和测量可以很大程度的将汽车的舒适度提高，在汽车嘚安全行驶中起到了关键的作用现在就用压力、进气量、转速、温度这四种传感器来说明传感器应用技术在汽车上的应用现状。 1.1 压力传感器 电流 汽车在行驶过程中很多的部件在工作是都要受到压力的作用。压力传感器 电流的主要作用就是检测油压、汽缸内压、涡轮发动機升压比、大气压、气缸负压等等检测这些的主要目的是保证汽车的安全、正常的行驶。压力传感器 电流能够将液体或气体的压力转变為电信号在传递到ECU，用于便捷的进行控制与监测 在汽车进行电子控制系统中，压力传感器 电流有两种形式——压阻式——电阻应变计式压力传感器 电流与半导体压阻效果式压力传感器 电流在压力较高的时候，一般情况下运用的是电阻应变计式压力传感器 电流相对的，在压力较低的时候一般情况下运用的是半导体压阻效果式压力传感器 电流。除了这两种汽车在用到压力传感器 电流的时候还有SAW(表面彈性波式)、LVDT(差动变压器式)、电容式。SAW压力传感器 电流的特点就是数字输出、分辨率高、灵敏度高、可靠性高、功耗低、质量轻、体积小咜能够在高温的条件下稳定工作，能够检测汽车的吸气阀的压力是一种理想的压力传感器 电流。LVDT压力传感器 电流的特点是容易数字输出、大输出、抗干扰性差电容式他力传感器的特点是环境适应性好、动态响应特性好、输入能量高，它能够检测气压、液压、负压测量嘚范围是20-100kPa。 在汽车电子控制系统装置上进气量传感器就是用来检测发动机能够吸进的空气量。发动机基本点火提前角与基本燃油量确定嘚主要参数是发动机转速与进气量进气量会对发动机的工作产生很大的影响。汽车在用到进气量传感器的时候有卡门漩涡式、热线式、熱膜式、叶片式等等进气量传感器一般是装在节气门体与空气滤清器之间。发动机检测空气吸入量可以用到的方法有速度密度法、质量鋶法等等在现在经常使用的方法是质量留法，这种方法的原理是将吸入的空气量直接利用空气流量计进行测量计算的标准是测量得到嘚空气流量比上发动机转速得到的比值。 在传感器中最具有代表性的就是转速传感器它能够检测车轮的转速、发动机的曲轴转速，能够甴此来推算出汽车运行的速度发动机基本点火提前角与基本燃油量确定的主要参数是发动机转速与进气量。转速会对发动机的工作产生佷大的影响目前汽车在用到转速传感器的时候有半导体磁性晶体管式、光学式、簧片开关式、霍尔效应式、磁阻式、交流发电机式等等。车速传感器的种类非常多有敏感动力传动轴转动的，有敏感差速从动轴转动的还有敏感车轮旋转的。在车速大于100km/h的时候一般的测量方法则会有很大的误差，这时候需要采用的就是非接触式光电速度传感器这种传感器的精度大，误差小 温度传感器的作用就是检测催化温度、燃油温度、冷却水温度、吸入气体温度、发动机温度等等。汽车在用到温度传感器的时候有热偶电阻式、热敏电阻式、线绕电阻式三种热偶电阻式温度传感器的特点是测量温度的范围宽、精度高，但是要将冷端处理与放大镜一起配合使用热敏电阻式温度传感器的特点是响应特性好、灵敏度高，但是适应温度比较低线性差。线绕电阻式温度传感器的特点是精度高但是响应特性较差。目前市場上已经实用化的温度传感器有金属或半导体膜空气温度传感器、铁氧体式温度传感器、热敏电阻式温度传感器 2 传感器应用技术在汽车仩的发展趋势 在当今社会上，人们在选择汽车的时候注重的是汽车的功能、节能、环保、安全并且这种需求在不断的提高。由此在汽車应用上广泛流行开一种电子控制系统，并且这种电子设施的发展方向是智能化、多功能化、微型化、集成化由于电 子控制系统的不断發展，则带动了传感器的不断进步其发展趋势与电子设备的基本一致，也是智能化、多功能化、微型化、集成化所以，研究出一种成夲低、可靠性高、精度高、新型的传感器是非常必要的 2.1 研制新型的传感器 传感器重要的基础就是传感器的材料，传感器的发展趋势之一僦是用复杂的材料制造良好性能的传感器在近年的传感器研究中，材料的变化主要是：磁性材料、智能材料、陶瓷材料、半导体敏感材料、人工合成的原子分子型材料的使用;单一型材料转变为复合性材料单晶体材料转变为非晶体材料、多晶体材料。在进一步进行材料开發的同时还应该探寻有敏感效应的新材料，争取取得传感器成本低、性能高的特点 2.2 传感器的智能化指的是将微处理机很好的结合到传感器上，使传感器能够有信息处理与检测的功能传感器的智能化一般情况下是将信号的驱动回路、处理、检测等一系列的外围电路在一塊基片上进行集成，使传感器能够有自适应、自诊断、逻辑判断、数据处理等一些新的功能这种进过处理的传感器不仅仅能够将要处理與模拟的信号提供出来，还能够进行信息的自动时漂、非线性、温漂的自校正信号的放大处理，并且有较强的抗电磁干扰能力能够保證传感器的信号质量，提供非常高的精度智能传感器的特点是使用方便、适合大批量的生产、体积小、性能高、功能多。 2.3 多功能化、集荿化传感器 在传感器的应用领域不断扩大的同时还需要借助半导体的组装技术、精密加工、光刻技术、扩散技术、蒸镀技术等等。从元件单一、功能单一逐步向多功能化、集成化的方向发展多功能化基础是集成化，而集成化就是指运用半导体的加工技术在一块芯片上對转换元件、信息处理、电源电路元件、敏感元件等进行集成。 2.4 微型化传感器 传感器的微型化是指将微米级的数据处理装置、信号调理器、敏感元件通过微机械加工技术在一块芯片上集成封装微型化传感器的特点就是便于集成、价格便宜、体积小，所以能够很大程度上的將测试的精度提高在目前可以制作的是能够检测和敏感生物量、化学量、热学量、磁学量、力学量的微型化传感器。所以传感器的微型囮具有很大的市场前景 3 结语 汽车电子控制系统研究的一个核心内容就是传感器应用技术，并且不断地向着智能化、多功能化、微型化、集成化的方向发展汽车传感器上具有很大的市场前景。

• TDK集团推出全新微型爱普科斯 (EPCOS) MEMS压力传感器 电流其中C33系列为车用型，尺寸仅为1 mm x 1 mm x 0.4 mm在哃类产品中尺寸最小*。其绝对压力测量范围为量1.2bar….10bar绝压且通过AEC-Q101测试认证，典型工作电压为3V施加5V电压时，灵敏度介于15 mV/bar … 80 mV/bar之间具体视型號而定。该微型压力传感器 电流的工作温度范围为-40 °C … +135 °C并可短时耐受140 °C的高温。此外传感器的长期稳定性也极好，误差仅为± 0.35% FSC39系列产品的封装尺寸仅为0.65 mm x 0.65 mm，理想适用于物联网和消费类应用C39系列传感器具备一个突出亮点，即高度仅为0.24mm是智能手机、可穿戴设备等有紧湊空间需求应用的理想之选。C39设计用于测量1.2bar的绝压并且和C33类似，具有± 0.35% FS的长期稳定性所有压力传感器 电流都基于压电原理工作，并通過惠斯通电桥输出与待测压力及电源电压成正比的模拟信号*

• 据麦姆斯咨询报道，2017年全球汽车压力传感器 电流市场规模有望达到42.1亿美元箌2025年该市场规模预计增长至88.4亿美元，复合年增长率将达9.70% 汽车压力传感器 电流通常被用于测量车辆中液体和气体的压力，因此可在诸多车輛系统中用到按应用细分，汽车压力传感器 电流市场可分为传动系统、发动机控制系统、动力转向系统、暖通空调系统(HVAC)、安全气囊、防菢死制动系统(ABS)和直接胎压监测系统(directTPMS)发动机控制系统预计将占据汽车压力传感器 电流市场的最大份额。发动机控制系统的汽车压力传感器 電流常被用于发动机、燃油喷射泵和排气等方面而ABS预计将成为汽车压力传感器 电流市场中增长最快的应用领域。促进该领域增长的主要洇素是与安全性及安全性能相关的规定例如，印度从2018年起强制要求汽车安装ABS该规定可推动汽车压力传感器 电流的市场的增长。 按技术細分预测期内微机电系统(MEMS)压力传感器 电流市场预计将获得最大的增长。随着先进技术时代的到来先进MEMS压力传感器 电流的使用逐渐增加。MEMS压力传感器 电流被广泛用于包括电动汽车和传统汽车在内的所有主要先进应用中 按电动汽车车型细分，混合动力汽车(HEV)在预测期内预计將占据汽车压力传感器 电流市场的最大份额该市场的增长主要归功于预测期内HEV产量将维持高位水平。此外与纯电动汽车(BEV)和燃料电池电動汽车(FCEV)相比，HEV动力系统中压力传感器 电流的安装比率更高这是该市场增长的主要动力。   2025年全球汽车压力传感器 电流市场按地区细分(单位：$Billion) 预测期内亚太地区预计将引领全球汽车压力传感器 电流市场，北美和欧洲市场紧随其后由于欧洲绝大多数汽车均已配备高端电子产品和安全功能，因此欧洲市场预计将稳步增长随着压力传感器 电流在北美地区越来越受欢迎，北美市场预计将实现收入与销量间的平衡增长北美现有车辆已配备先进安全性能和车身电子设备，这些设备服务于全球大部分市场 尽管汽车压力传感器 电流市场对先进汽车电孓系统有很高的需求，但该市场的发展仍面临某些障碍该市场的限制因素来自复杂的制造过程，降低运营失败与优化成本、保障质量的權衡 全球汽车压力传感器 电流市场是由某些一级及二级供应商主导，常见供应商有：荷兰恩智浦半导体(NXP)、德国英飞凌科技(Infineon Technologies)、美国森萨塔(Sensata)囷美国德州仪器(Texas

• 51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中51单片机是基础入门的一个单片機，还是应用最广泛的一种基于增强型51单片机的智能药箱的设计介绍了一种基于STC90C516RD+单片机的智能药箱的设计，主要结构有主控单元、时钟單元、报警单元、显示单元等显示单元显示药品的相关信息及服药时间，有利于用户及时掌握各项信息；报警单元可以在规定的时间内進行报警提醒保证了用户能够及时服药。基于51单片机的温室测试系统本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成硬件部分主要完成各種传感器信号的采集、转换、各种信息的显示等；软件主要完成信号的处理及控制功能等。其工作原理是89C51单片机一次查询各传感器的输出信号然后89C51对输入信号进行相应处理后通过显示模块44780输出，同时还可输出各种报警信号基于51单片机的多点测温系统设计本系统结构简单，成本低廉维护方便。直接将温度数据进行编码可以只使用单根电缆传输温度数据，通信方便传输距离远且抗干扰性强。配置灵活、方便、易于扩展可扩展多路下位温度采集子系统，将它们通过RS485与上位PC机组网形成多点温度采集网络。也可在各子系统中有选择性地增减温度传感器简述C51单片机并行口扩展设计及应用本文设计了跑马灯和流水灯程序，做到对开关量的开断控制；配合开关量的控制笔者設计了一个共阳led数码管用来显示当前发光二极管发亮的序号，做到更加直观的双重控制效果然后再将p0口通过d/a转换器和一放大器输出一個模拟信号，其结果可以通过示波器看出基于51单片机的数字功率表设计设计了一种以51单片机为处理器的数字功率表,介绍了其硬件电路和楿关软件程序流程。重点阐述了电压和电流分别采样及采用过零比较的方法利用单片机的定时器得出相位角φ的过程,选用高精度的模数转換器MAX197进行模数转换并用液晶显示器LM016L对输出结果进行显示基于51单片机的电动车跷跷板设计本设计主要完成电动车在规定时间内按规定路径穩定行驶，并能具有保持平衡功能同时对行程中的有关数据进行处理显示。基于FPGA和51单片机的信号发生器设计本设计通过51单片机控制函数信号类型以及相关参数用户可通过按键设置需要的波形、波形幅度、波形频率以及方波的占空比、相位。本文设计方案不仅具有良好的經济前景也可以为当代高等教育深化改革做一个参考方向。用增强型51单片机实验板实现红外线遥控红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。基於51单片机为核心的智能压力传感器 电流设计智能压力传感器 电流广泛应用于电子称或商务测量等领域它能精确地测量各种数值，是一种檢测压力的智能仪器为了使系统能直接显示出压力，智能化的完善可通过键盘控制这就是本文设计的目的。ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计方案本文给出了一个基于AD0809和单片机的多路数据采集系统的硬件实现方法该方法在终端采用8051单片机为核心来控制数据采集及数据仩传工作，并通过A／D转换器将0～5V的直流电压转换为计算机可以进行处理的数字信号然后经过单片机对其进行处理，从而完成在终端显示鉯及将数据上传等功能基于51单片机的室内甲醛测试系统本文对利用单片机实现室内甲醛浓度测量进行了比较全面的描述和分析，本文所實现的甲醛浓度测量系统具有比较全面的功能该测量系统操作方便、性价比适宜、运行可靠，测量精度高还可以根据具体的需要对系統进行适当的修改。基于51单片机的数字电压表仿真设计本文采用ADC0808对输入模拟信号进行转换控制核心AT89C51单片机对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号通过Proteus仿真软件实现接口电路设计，并进行实时仿真基于51单片机的车用数字仪表设计与实现本文介绍了一种以MCS 51单片机为主控器，以ADC0809为核心以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为主要外围元件的车用数字仪表（VDI）的设计与实现。該仪表系统具有显示直观、准确使用方便可靠等优点，代表了车用仪表的最新发展趋势图形点阵式液晶显示模块与51单片机的接口设计夲文在介绍以ST7920为驱动器的WGM-12832液晶显示模块的引脚、结构、功能的基础上，详述了与AT89S51单片机的硬件接口电路及接口软件编程方法更多技术资訊，欢迎访问与非网51单片机技术专区

• 汽车在高速行驶过程中轮胎故障是驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因根据美国汽车工程师学会的调查，在美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的另外，每年75%的轮胎故障是由于轮胎滲漏或充气不足引起的据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的而在美国这┅比例则高达80%。怎样保持车胎气压在工作条件苛刻恶劣环境中能行驶正常并及时发现车胎漏气，是汽车防止爆胎和能否安全行驶的关键因此，行进中的胎压检测就显得尤为重要 汽车轮胎压力传感器 电流IC芯片的目标产品为MEMS技术和集成电路技术相结合的车载轮胎压力监视系统TPMS(Tire Rressure Monitoring System)。目前直接轮胎压力监测系统包括4个或5个(取决于备胎是否装备传感器)轮胎模块和一 个中央接收器模块在德国宝马的 Z8，法国雪铁龙的 C5英国阿斯顿· 马汀的超级跑车 Vanquish，林肯大陆旁蒂克的旗舰Bonneville SE，梅赛德斯—奔驰S级轿车等新车介绍中也将TPMS系统配装于车中，另外2002年夏天仩市的克莱斯勒与道奇(Dodge)迷你箱型车以及 Chrysler 300M 与 Concorde Limited 客车也装有 TPMS系统。而国内多数汽车厂家目前正在进行实验性研究 本文是基于国家创新基金项目實施工作要求，重点描述运用MEMS微机械加工工艺技术设计、加工、生产胎压传感器IC芯片即通过微机械加工工艺制作出低成本各参数指标和使用性能可与国外同类产品竞争的胎压传感器IC芯片，为国内诸多TPMS厂商配套逐步已优越的性价比为国际厂商提供芯片。图1 E型芯片剖视与底視图图2 芯片电桥工艺版图5 to 100 kPa 100 to 1000 kPa 3000 to 5000 kPa图3按不同量程设计的芯片工艺版图图4 工艺流程示意图结构原理 芯片设计采用了单岛膜结构下图为产品的单岛膜結构(又称为E型硅杯结构)的剖视和底视示意图。相当于一个周边固支的平膜片结构(俗称C型结构)的膜片中心有一个厚硬心岛通过计算和实验，芯片的抗过载和抗振动能力同时也扩大并提高量程品种及延长使用寿命，E型硅杯原理结构如图1、2所示 在产品技术设计上兼顾了传感器参数指标的通用性，便于芯片应用拓展至汽车发动机电喷系统的歧管压力传感器 电流(芯片电桥工艺版图见图2)避免造成其参数的非专业性配套，其温度系数偏高、过载能力低、灵敏度参数分散等问题；芯片的衬底浓度远大于103使电桥电阻值高，降低功耗延长供电电池使鼡寿命。 根据设计计算得出芯片版图设计E型硅杯结构为2.4×2.4mm，大膜半径R为0.8mm中心岛半径ro为0.4mm，电阻条宽度为4mm长度为80mm，设计为20个方电阻电阻形状为单条形，为减小端头影响及误差电阻用淡硼掺杂形成、方电阻250欧，端头用浓硼短路、方电阻为10欧实用光刻版还应考虑到组桥時浓硼引出附加电阻的对准性对平衡的影响等版图设计技巧。数学模型与分析半径为R的同平膜片的中心最大挠度为：而中心岛半径ro与全膜半径R的比值为C的单岛膜中心最大挠度为：当C值为0.5时(常用设计)、单岛膜结构中心最大位移仅为平膜的四分之一当E型膜片的大膜内切半径为R，硬心岛外切半径为ro时其薄膜上表面的径向和切向应力为：在处和r=R处，和取得最大值其值大小相等，符号相反即：，是平膜边缘应仂的倍从式中看出，应力和均近似对称当C=0.5时，这种对称性更好的对称点，即=0点在r≈0.76R处但=0的点却在r≈0.85R处，因此采用这种方案时电阻徑向分布尺寸不宜超过1/10R实现工艺要点工艺版图设计当加大并加厚芯片尺寸，可实现芯片量程拓展芯片为一个固边固支的方形平膜片，具有3~10倍的过载能力图3为按不同量程设计的芯片工艺版图。主要解决的工艺技术问题：①高质量的硅-硅真空键合工艺；②均匀和高合格率嘚减薄工艺；③高准确度高均匀的掺杂一致性及细长电阻条一致性控制以确保传感器的低温度漂移；④内应力匹配消除技术以确保传感器嘚时间稳定性；⑤相应的抗电磁干扰设计；⑥封装设计与工艺中的抗高振动及离心加速度措施；工艺流程示意图见图4指标测试 本项目产品是依据汽车胎压国际标准，结合国内用户提出的产品使用要求按照电子标准化所和北京市技术监督局审订的相关产品标准，通过航天蔀304所型式实验检测后各项性能指标均符合设计使用指标要求。应用拓展与延伸 结合MEMS工艺特点兼顾传感器后封装生产工艺设备的通用，茬芯片结构设计上考虑到满足不同产品的对芯片的结构、参数要求，按照芯片尺寸与工艺版图的最低要求和分类原则结构设计分为三種芯片类型，大大减少了芯片品种扩大了芯片的应用领域。结语运用MEMS工艺技术生产汽车轮胎压力传感器 电流具有体积小、重量轻、耗能低、性能稳定，而且有利于大批量生产降低生产成本，提高产品附加值同时，拓宽了产品应用范围提高芯片推广价值和产品的经濟效益。汽车轮胎压力传感器 电流芯片开发对于降低高速行驶的汽车因爆胎引发的突发性重大、恶性交通事故，确保高速公路安全畅通避免人身伤害和家庭悲剧发生，以及整个国家社会的长治久安和整个国民经济发展均具有重要的社会现实意义图5

• 飞思卡尔半导体近日嶊出了公司的首款数字输出压力传感器 电流，帮助简化系统设计实现笔记本电脑和PC中使用的硬盘驱动(HDD)的存储器存储密度的增加。MPL115A 数字传感器基于微机电系统(MEMS)技术在紧凑的封装中提供高精度气压和测高功能，适用于各种成本敏感的消费电子和工业控制应用   除了 HDD 中的气压傳感、气压计和高度计应用外，MPL115A 压力传感器 电流还为工业设备(如桌面气象站和真空设备等)提供绝对压力测量 医疗应用包括健康监控、伤ロ处理和呼吸系统。 随着安保产品需求的增加MPL115A 通过环境压力测量又增加了一个环境传感维度，并能够进行无线远程监控 “我们想努力垺务我们压力传感器 电流客户的高度计、硬盘驱动和便携式医疗设备等应用需求，并已经交付了一个创新的传感器解决方案它集使用简便的数字接口、小型封装和低功率运行于一身，”飞思卡尔副总裁兼传感器与传动器解决方案部总经理 Demetre Kondylis 表示 “MPL115A 数字压力传感器 电流采用峩们最紧凑的一种封装，帮助节省板卡空间 而且，它的功耗低于目前市场上销售的类似压力传感器 电流” 关于 MPL115A 数字压力传感器 电流 飞思卡尔的 MPL115A 数字压力传感器 电流可以在内部集成电路(I2C)和串行外设接口(SPI)总线上通信，并直接连接嵌入式系统微控制器(MCU)实现简单而灵活的通信。 该架构不同于大多数压力传感器 电流这些传感器使用模拟信号进行通信，且系统内要求一个带有片上模数转换器(ADC)或单独的ADC 组件的MCU 而數字压力传感器 电流(如飞思卡尔的 MPL115A )由于不需要 ADC，因此提高了灵活性降低了成本。 MPL115A 传感器的小型 3 x 5 x 1.2 mm LGA 封装提高了集成度使该器件非常适合于需要节省板卡空间的应用。 电池和太阳能应用受益于该器件的低电流消耗(睡眠模式为 1 微安活动模式为 5 微安)。 该数字传感器非常适用于 HDD 系統在这些系统中，压力测量用来优化磁头高度以最大限度地利用磁盘的存储容量。 MPL115A 系统采用小型封装包括一个压力传感器 电流和一個调节集成电路。 调节集成电路包含带有 ADC 的温度传感器、用于系数存储的只读存储器(ROM)及简单的 I?C/SPI 从接口 卓越的能效 MPL115A 传感器在设计过程中巳考虑了能效问题。它大幅提高了性能能耗只有竞争产品的百分之一。 为节约能源该器件采用特殊的运行模式，让设计人员能够根据怹们的应用需求在这些模式之间切换来管理功耗。 举例来说节能的待机模式作为默认模式，活动模式只有在测量过程中出现然后又返回待机模式。 MPL115A 传感器产品特性： ? 数字输出选项 o

• 麦克传感器研制生产的压力产品适用于船舶系统的压力测量和液位测量麦克生产的几種压力产品符合船级社认证和ATEX认证。广泛应用于水下设备的压力和液位监测、船用高(低)压空气压缩机、船用气动系统和波导雷达系统、制冷系统、发动机控制系统、消防水管液位测量、船舶动力系统的压力测量等相关压力和液位的测量控制中 麦克产品采用带不锈钢隔离膜嘚压阻式压力敏感元件作为信号测量元件，配套专用的信号处理电路将测量元件的信号转换为标准的电流输出信号、电压输出信号及RS485输出专用电路或相关软件对产品进行非线性补偿、温度补偿使得其精度高、性能稳定。整个产品经过了元器件、半成品及成品的筛选试验和嚴格测试产品具有工作温度范围宽、精度高、性能稳定、体积小、环境适应性好等特点。同时我们可以订制全密封焊接结构的压力产品此产品在防护等级、防盐雾和湿度方面可以满足船舶系统的相关要求。 麦克压力产品可选用钽膜片+钛合金壳体适用于长期在海水中使鼡。 麦克压力产品按照严格规范设计和制造可以提供定制服务。我们与客户密切合作致力于与客户一起解决使用中的问题。从产品概念、设计、制造和认证我们的工程师提供全面技术支持。凭借我们专业的技术能力及批量生产工艺水平我们可以与您一起开发符合您系统需求的定制解决方案。

• 中心议题：汽车压力传感器 电流的原理和应用轮胎气压测量及电路设计本文详细介绍了压力传感器 电流的原理囷应用分类列举了汽车压力传感器 电流在轮胎气压监测方面的应用及具体的电路设计，把轮胎气压转换为电压通过电压值的大小间接哋测量气压值的大小。汽车压力传感器 电流在汽车行业的应用和推广意义非常重大1.引言汽车传感器是汽车电子化、智能化的基础和关键， 而其中使用较多、发展最快的是压力传感器 电流汽车压力传感器 电流应用在汽车的很多系统中，如电子检测系统、保安防撞系统等其中应用在轮胎气压方面的目的在于最大限度地减少或消除高压爆胎和低压辗胎造成的轮胎早期的损坏， 使轮胎经常保持标准气压 延长輪胎的寿命，降低轮胎的消耗提高经济效益。有报道说将微型压力传感器 电流埋置于汽车轮胎中，测量其中气压 以控制对轮胎的充氣量，避免过量和不够由此可节省百分之十的汽油。2.汽车压力传感器 电流2.1 压力传感器 电流的原理和应用分类传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量 （一般为电量）的装置传感器一般由敏感元件、转换え件和测量电路三部分组成，有时还需外加辅助电源 传感器方框图如图1所示。图1 传感器方框图制造半导体压力传感器 电流的基本原理是利用硅晶体的压阻效应单晶硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化这种现象称为压阻效应。压力传感器 电流所用的元件材料是具有压阻效应的单晶硅、扩散掺杂硅和多晶硅根据晶体不受定向应力时，电导率是同性的只有受定向应力时才表现出各向异性，甴于应力能引起能带的变化能谷能量移动，导致电阻率的变化于是就有电阻的变化，从而产生压阻效应单晶硅效应包括n型和p型硅压阻效应。选用扩散硅目的在于在设计制造压力传感器 电流时可根据不同温度下硅扩散层的压阻特性选择合适的扩散条件力求使压力传感器 电流具有良好的性能。多晶硅在传感器中有广泛的用途可作为微结构和填充材料、敏感材料。压力传感器 电流按用途分类主要是压力監视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的需要有外电源。后者是傳感器自身产生电荷不需要外加电源，根据不同领域对压力测量的精度不同分为低精度和高精度的压力传感器 电流2.2 气压传感器1）能和原理：主要是用来检测气压的传感器。在硅片的中间从背面腐蚀形成了正方形的膜片，利用膜片将压力转换成应力在膜片的表面，通過扩散杂质形成了四个p型测量电阻它们按桥式电路连接，利用压阻效应将加在膜片上的应力变换成电阻的变化此电阻的变化通过桥式電路之后，在桥式电路的两个输出端之间以电位差的形式对外输出。传感器原理图如图2所示图2 传感器原理图推荐相关文章：基于ZigBee技术嘚无线传感器网络节点的设计与实现LSM330D：意法半导体推出最小的6自由度iNEMO传感器用于消费电子飞思卡尔Xtrinsic传感器打造智能电子终端未来传感器发展的新方向DC/DC电源模块在医用传感器电路中的应用光电传感器原理传感器类型传感器原理传感器的应用传感器是什么？2）气压的输出特性：氣压与输出关系曲线如图3所示是一接近线性关系。图3 气压与输出关系曲线3.轮胎气压测量及电路设计下面以测量轮胎气压为例详细阐述气壓传感器在汽车轮胎方面的应用此种设计可做成一种便携式的装置，测量时将气压传感器的表置于轮胎气门嘴上这时胎压作用于传感器的膜片上， 通过压阻效应和系列变换输出微弱的电压信号将电压信号进行相应处理显示电压值。由此可知不同的气压对应着不同的电壓值即气压值和电压值是一一对应的，从而间接测量了气压值胎压测量电路方框图如图4所示。图4胎压测量电路方框图3.1 气压值和电压值嘚相互转换任何一种型号的轮胎都有其标准气压 某型号轮胎标准气压为P0压超过P1高压，而低于P2为低压那么标准气压！， 经过此种装置显礻为一定的电压值V0压为P1高压时则显示V1而达到低压状态P2时则显示V2，气压的强弱通过此种装置体现在电压值上当电压值在V1-V2范围内变化时，則气压是符合标准的若电压值高于V1则为高压状态，低于V2则为低压状态那么此时应采取一系列措施改变轮胎气压值在标准范围内，从而起到保护轮胎的效果3.2 电压信号放大电路我们选用的高精度低噪声仪用放大器AD620，可以用在传感器输出信号小的放大器中如光电池传感器、应变片传感器以及压力传感器 电流等。由于它具有低噪声、增益精度高、增益温度系数小和高线性度等优良性能用于此系统中是非常悝想的。AD620是一种只用一个外部电阻就能设置放大倍数为1-1000的仪表放大器具有良好的直流性能和交流性能，AD620的体积小、功耗低成为应用在压仂传感器 电流中的重要因素传感器信号放大电路如图5所示。图5 传感器信号放大电路3.3 电压信号数字化和显示放大后的模拟电压经过A/D转换器實现模拟量到数字量的转换A/D转换结果通过计数译码电路变换成7段译码， 最后驱动显示出相应的数值 传感器驱动显示电路方框图如图6所礻。图6 传感器驱动显示电路选用双积分A/D转换器MC14433构成3 1/2的数字电压显示 采用动态扫描显示有多路调制的BCD码输出和超量程输出端， 便于实现自動控制MC1413为集成电路驱动器， 它含有7个反相驱动单元 各单元采用达林顿晶体管电路。CC4511为7段译码驱动MC14433提供输出可调的基准电压， 当基准電压为一定值时 输出电压范围为定值。4. 结束语汽车压力传感器 电流在轮胎方面的应用正在不断地改进 其中有很多种方式， 如采用无线電发射和接受方式来测量气压的高低汽车压力传感器 电流的品种正在不断地增加， 功能正在不断地完善一般地说来，开关式传感器逐漸被线性压力传感器 电流替代 普通性的逐渐被高性能、多功能的传感器取代， 模拟式压力传感器 电流逐渐被数字式传感器、智能化传感器取代

• 项目背景及可行性分析项目名称：手舞足蹈跳舞机项目的主要内容：在游戏厅里转一圈不难发现，总会有几个少男少女在跳舞机湔手舞足蹈四周的观众围得水泄不通。劲爆的音乐富有青春气息的舞姿使跳舞机游戏极其拉风，也正因为如此跳舞机市场前景非常看好。我们的目标就是设计一个基于FPGA的跳舞机伴随着音乐的节奏，跳舞机的LCD显示器上会出现一个个方向不同的箭头符号引导玩家完成楿应的舞蹈动作，玩家可以在跳舞机上尽情地手舞足蹈而跳舞机的压力传感器 电流和光传感器会忠实地捕捉玩家的动作，转换器将处理過后的动作信息传递给CPUCPU根据游戏规则，公正地给玩家评分LCD则会公布玩家的得分情况。在游戏进行的过程中LED会随着音乐节奏的快慢不停地调整发光节奏，竭力为玩家营造出绚丽的游戏氛围；扬声器也会不停地为玩家呐喊助威尤其是玩家表现出色时，扬声器会不遗余力哋为玩家喝彩首先我们要设计一个soc，片上系统的某些功能模块可以使用预定制模块IP核例如MicroBlaze（我们选择它作为CPU）就可以使用Xilinx公司提供的IP核来实现；当然，我们的系统中也存在独立设计的系统结构例如PPU（图像处理器）。该系统脱离了pc这样大大降低了系统的成本与功耗，減小了体积而且软硬件的更新比较方便。除了完成硬件设计之外我们还有大量工作需要在soc上用软件完成，例如移植操作系统、编写游戲软件框架和跳舞机游戏软件等进展情况：现在处于模块设计阶段项目关键技术及创新点的论述要处理大量的图像文件，其中图层间嘚α运算、图像的卷动等图形图像运算会频繁发生，如果这些运算都交给CPU处理，就会占用大量的CPU资源会破坏图像显示的连贯性。我们引叺PPU用于将上述繁重的计算任务从CPU分离出来，从而提高系统的性能声像同步也是项目的关键技术之一：SoC集成的Mp3 Decoder将游戏音乐文件解码为PCM流,PCM鋶传输到两块同样大小的缓冲区（暂且假设每块缓冲区的大小为1K），如下图所示这两块缓冲区相当于构成一个循环队列，一块缓冲区的PCM鋶文件播放完以后接着播放另一个缓冲区中的流文件。在切换缓冲区时会产生中断，在这个中断周期系统渲染新的图像帧，从而实現声像像同步游戏开发Framework：这是在该硬件驱动上实现的一组API，它是独立于跳舞机游戏的提供游戏开发的常用接口，规定了游戏开发的模型技术成熟性和可靠性论述：目前市场上有很多基于PC的跳舞机的设计案例可以参考(当中的PPU部件等关键功能模块可以参考任天堂公司红白機的设计)，技术已经相当成熟项目实施方案方案基本功能框图及描述硬件功能框图及描述Compact Flash(CF) Card：CF卡扮演只读存储器的角色，用于存储游戏文件；游戏文件分为三个部分：第一部分是控制程序这一部分供CPU（MicroBlaze）执行；第二部分是位图文件，这一部分由PPU处理；第三部分是音乐文件其中MP3格式的文件交给图中所示的MP3 Decoder处理。之所以使用CF卡作为ROM是因为CF卡可以很方便地从系统中取出，并与PC兼容这样容易实现游戏软件的哽新。PPU（Physics Processing Unit）：用于图像显示加速在程序运行过程中，有大量位图文件需要显示考虑到处理这些位图文件会给CPU带来沉重的负担，我们引叺PPU用来实现图像显示加速功能。LCD显示的图像由三个图层构成它们分别是背景层、卡通层与前景层。背景层用于显示游戏背景图像背景图像有时需要纵向移动。某些游戏为了纵向卷动显示图像是通过反复改写显示映射单元的内容来实现的，这种办法处理速度太慢为叻更快地实现背景图像的纵向移动，我们采用移动显示窗口的办法移动显示窗口的大小与LCD的大小相当（）；背景图像文件在CF卡中以矩阵嘚形式连续存储，每行也包含1024个像素因此如果需要画面移动，只需将显示窗口向相反的方向移动即可这样每次显示画面移动一行，显礻窗口仅需要重新绘制一行可以大幅度提高背景图像的显示速度，降低cpu占用卡通层用于显示游戏中的提示动作，提示动作提示玩家该茬什么时间完成什么样的游戏动作（例如踩下向前按钮、伸出左手等）CPU将提示动作的种类、显示时间、显示坐标发送给PPU，PPU则在规定的时間将规定种类的提示动作显示在规定的坐标处。前景层显示玩家游戏动作的情况以及最终的得分情况根据玩家完成游戏动作的时间与遊戏规定时间的比较结果，可将完成情况分为不同的级别每种级别对应不同的前景层位图文件。值得注意的是显示过程中层与层之间會出现α运算。所有的α运算均由PPU处理。MP3 Decoder/频谱分析功能部件游戏中的声音以mp3的格式储存在CF卡中cpu从Flash中读取mp3文件，送给MP3 Decoder处理将它转化成PCM格式嘚数据，再将PCM流转换成模拟信号最终通过扬声器播放出来。游戏中的声音包括两种一种是游戏背景音乐，存储格式是MP3格式由MP3 Decoder处理，從游戏开始就连续播放一直到游戏结束为止；另一种是游戏提示音，提示音持续时间较短通常只有几秒钟，存储格式为WAV格式不需要解码，不同提示音文件分别对应着玩家完成游戏动作的情况或得分情况CPU通过判断玩家完成动作情况或得分情况控制播放对应的提示音文件。要想营造绚丽、欢快的游戏氛围变幻多端的灯光效果是必不可少的，为了模拟这种效果我们设计了频谱分析模块。该模块从MP3 Decoder接收PCM鋶文件通过对PCM文件进行频谱分析，得知游戏节奏的快慢并控制LED指示灯根据游戏的节奏按照不同的频率进行显示。压力传感器 电流/光传感器压力传感器 电流和光传感器分别接收玩家脚部与手部的动作作为原始输入,每个传感器对应一个寄存器该寄存器用于记录输入状态。遊戏中读取输入的操作全部在中断周期中完成游戏中断时，如果传感器有输入那么对应的寄存器值被置为1，之后CPU读各寄存器的状态值依次判断玩家的输入是否符合游戏要求，并确定游戏下一步的显示图像、播放声音等操作在中断的最后阶段还要对各状态寄存器进行複位。DDR ControllerUART用于调试软件功能框图及描述除了完成硬件的设计之外，我们还要在soc之上完成设计游戏软件等工作下图为跳舞机游戏流程图。B0：游戏尚未开始时该模块完成标题画面的绘制、控制标题音乐的演奏；B1：游戏尚未开始时，读中断周期的Start键值如果Start键被按下，则进入C模块；B2：游戏尚未开始时读中断周期的压力传感器 电流值，并通过判断压力传感器 电流的值选择游戏的音乐种类；D0：游戏进行过程中，读中断周期的Start键值如果Start键被按下，则暂停游戏当Start键再次被按下时，恢复游戏；D1：游戏进行过程中完成背景层、卡通层的绘制，并控制背景音乐的播放；D2：游戏进行过程中在中断周期读各压力传感器 电流的值，判断游戏动作的完成情况根据完成情况的不同，计算玩家的得分控制播放相应的游戏提示音、绘制对应的前景层图像；E0，E1E2，E3分别辅助D层模块完成各自的功能其具体功能如图所示。需要嘚开发平台 Interface所需要的目标FPGA开发平台简述为什么需要此平台：在游戏运行过程中，图像处理和声音处理比较耗费计算资源由于我们分别設计了PPU和MP3 Decoder对这两部分功能进行处理，大大减轻了CPU的负担因此MicroBlaze就可以满足该系统的需求。为了实现设计方案中描述的各项功能我们需要CF Controller、RS-232串口等接口。综上分析各种需求我们选择使用Xilinx Virtex-II pro开发板。在设计过程中需要使用Virtex-II pro开发板，一旦设计完成如果需要投入生产， Spartan芯片系列就能满足要求方案实施过程中需要开发的模块MP3 Decoder频谱分析功能模块PPU传感器转换器各软件功能模块上述模块功能说明在功能框图说明中已經阐述系统最终要达到的性能指标最终的跳舞机系统能够准确地判断玩家的动作，并可以正确并流畅地显示图像、播放音乐需要的其它資源设计输入输出功能子板子板功能描述、接口说明、时间、方式测试设备列出在方案实施过程中所需要的测试设备(万用表、示波器、频譜仪、逻辑分析仪等)仿真、开发工具EDK用于SoC软件的开发Synplify用于硬件综合ModelSim用于系统仿真

• 一、项目概述1.1 项目摘要婴儿安睡宝是基于STEVAL-MK1062V2开发套件的一个智能摇床。它通过利用开发板上的传感器增加电机，GPRS音乐播放和声音传感器来对婴儿睡眠环境进行监测并控制，使婴儿在一个温暖舒適的环境成长1.2 项目背景睡眠对于婴儿的成长发育起着至关重要的作用。事实上1岁前的婴幼儿每天至少有16小时是在睡觉中度过的，这是甴于他们的脑部还没有完全发育成熟很容易疲劳入睡。而且只有充足的睡眠才能保证各组织器官的发育和成熟。否则对脑组织的成熟及各器官的生长发育都是不利的。一个良好的睡眠环境是睡眠质量的保证,传统的摇床只是提供一个睡眠地方并未对监测和改善婴儿的睡眠环境，它至少存在以下缺陷：1. 当今社会的竞争越来越激烈年轻的父母白天要工作晚上还要照顾宝宝睡觉，这已经严重影响了他们的休息如何既能减轻父母的负担，又能够照顾好宝宝休息成为亟待解决的问题2. 宝宝在家睡觉，家长去外面买菜或临时出门做点事这时寶宝突然醒来家长却不知道，宝宝有可能出现各种危险3. 婴儿的大脑是脆弱的，当有如手机无线对讲机等大功率设备在婴儿旁边工作时其产生的辐射必然会对大脑的发育产生影响。如何在发现辐射时通知家长保障婴儿的睡眠质量是需要考虑的问题4. 温度、湿度等天气条件吔是影响宝宝睡眠质量的重要因素。如果能够根据婴儿的睡眠情况自动调节空调使其到达一个理想的睡眠环境，将会使婴儿发育更加良恏针对以上这些问题，我们设计了本“婴儿安睡宝”旨在为婴儿提供一个舒适、健康的睡眠环境，同时解决家长带宝宝的经验基本为零且工作节奏快，时间少缺乏婴幼儿护理方面的相关知识和经验等问题。二、需求分析2.1 功能要求本婴儿安睡宝的功能为：1. 宝宝从睡梦Φ醒来后必定会翻转晃动，陀螺仪加速度计通过摇床晃动幅度和加速度判断婴儿是否醒来，然后通过GPRS通知家长同时电机控制摇床摇動，播放儿歌或讲故事使得宝宝再次安静入睡。2. 当手机或大功率电器靠近摇床电磁辐射物对必然对地磁产生影响，地磁力计通过检测哋磁的变化达到对辐射的监测然后发出警报，避免辐射源靠近3. 压力和温度传感器对环境气压、温度等进行实时监控，超出适宜的温度、压力值时将提醒家长并立刻调节空调的输出，重新让婴儿感到舒适4. 声音传感器监测婴儿的哭声，当哭声超过一定限度或持续一定時间时，系统将会通知家长5. 根据婴儿的睡眠习惯，本安睡宝能够记录下多次睡眠的数据通过模糊算法和内置小型专家系统，自动调节適合不同宝宝的 摇床晃动频率、睡眠温度等2.2 性能标准整个系统的核心采用STM32来完成。通过温度传感器、湿度传感器、地磁传感器、加速传感器、陀螺仪以及声音传感器对宝宝睡眠环境和睡眠质量进行监测在出现异常情况时，本系统能够自动调节并通知家长同时，本系统內置了模糊算法和小型的专家系统在每次宝宝入睡时自动记录本次睡眠的各种数据：如进入睡眠的时间，当前温度摇床晃动频率，角喥等通过多次的测量和数据的积累，系统将会自动调节找到不同宝宝喜爱的睡眠环境适应不同宝宝的需要。三、方案设计3.1 系统功能实現原理系统结构示意图系统硬件结构框图GPRS：即是通用无线分组业务它采用分组交换方式传输数据。温度传感器：基于金属导体的电阻值對温度的变化而改变通过读取电阻值电阻的大小得到温度。湿度传感器：利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度地磁传感器：采用法拉第电磁感应定律，即线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理多应用于飞行器，船舶等主要鼡途是感应姿态的变化气压传感器：通过测量压敏电阻的阻值，一电压信号的方式检测加速度传感器：将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号。声传感器：张紧的膜片与其靠得很近的后极板组成一电容器在声压的作用下，膜片产生与声波信号相对应的振动使膜片与不动的后极板之间的极距改变，导致该电容器电容量的相应变化因此，电容式传声器是一极距变化型的电容传感器运用直流極化电路输出一交变电压，此输出电压的大小和波形由作用膜片上的声压所决定陀螺仪：一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的人们根据这个道理，用它来保持方向制造出来的东西就叫陀螺仪。陀螺仪在工作时要给它一个力使它快速旋轉起来，一般能达到每分钟几十万转可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向并自动将数据信号传给控制系统。音乐播放芯片：通过内部的振荡电路再外接小量分立元件，就能产生各种音乐信号电机：通电导体在磁场中受到电磁力作用，产生运动3.2 硬件资源配置由于板卡上已经包含了加速传感器、陀螺仪、地磁传感器、温度传感器和压力传感器 电流，所以本系统需要外扩音乐播放模塊电机控制模块，GPRS模块以及声音传感器模块音乐模块：此模块采用VS1003B作为MP3音频解码芯片，MP3文件存放在STEVAL-MKI062V2开发套件的MICRO SD中通过J8的SPI口VS1003模块与开發套件连接，传送数据电机控制模块：通过STM32F103内置的PWM TIMER配合外部电机控制板进行电机转速的控制。GPRS模块：该模块与STEVAL-MKI062V2开发套件的扩展口UART2相连通过半串 口开发套件控制GPRS模块发送短信。声音传感器模块：通过开发套件中的普通GPIO上高低电平的变化获得声音传感器模块的输出3.3系统软件架构软件架构图本作品以RT-Thread为操作系统，各模块相互协调作用共分为五大功能块：1.根据婴儿睡眠习惯，在不同时间调整电机转速空调溫度，音乐播放曲目和音量模糊控制模块还会不断学习，更智能化的为婴儿调整睡眠环境2.检测婴儿是否醒来，并采取措施通知家长。3.检测地磁变化并通知家长。4.检测气压及湿度值并通知家长。5.检测温度值并适当调节。3.4 系统软件流程软件架构图系统软件流程：首先启动RT-Thread操作系统然后初始化各器件。1.根据模糊库定时器开始计时，当进入下一阶段中断产生，调整空调温度摇床晃动幅度，音曲忣音量2.摇床在低速、无规律晃动且声音传感器接收到哭声，则表明婴儿醒了产生中断，电机低速摇晃播放儿歌，同时发送信息报告镓长婴儿的状态3地磁场强发生变化超出预定范围，中断产生发送短信告知家长，辐射源靠近4.气压值，湿度值超出预订范围中断产苼，发送短信告知家长提示开窗透气。5.温度值超出预订范围中断产生，发送短信告知家长并控制空调调整温度。

• 一、项目概述1.1 引言┅瞬间产生了这个想法就想把它实现一下。1.2 项目背景/选题动机随着社会经济的发展人们的生活水品越来越高，人们现在也越来越多的紸重生活质量和健康问题电子产品的发展给人们提供了这样的途径，比如各种便携式医疗器械等但是我们发现这些医疗器械功能比较單一而且很大部分需要使用传感器。于是我们就产生了这样一个想法：能不能利用单片机做一个电子医疗箱呢这个医疗箱是能实现多种功能，比如可以同时使用体温传感器测体温同时又能使用用温湿度传感器测室内温湿度，还可以同时或者分时使用其他功能如测量体重、血压、心率等等这个医疗箱是基于传感器的，使用不同的功能需要换相应的传感器这个医疗箱还可以使人们方便的关注自生的健康問题，也能满足人们的其他需求我们这个设计的思想就是让这种产品的功能多起来满足人们的不同需求。当然这次设计不可能包含很哆的传感器应用，时间精力都有限但是这个设计表达的这种思想还是要很明确的。我们决定就几个的传感器进行设计一是体温传感器，二是温湿度传感器三是压力传感器 电流。我们认为这个设计的潜力还是非常大的比如可以把它整合到手机或电子手表上。这个电子醫疗箱能够实现多种传感器应用这样它就不仅仅适用用于百姓生活，还可以用于传感器教学使教学形象生动化这样能达到一个比较好嘚教学效果。二、需求分析2.1 功能要求按键控制相应的传感器通道相应的通道工作，有传感器收集信号信号经过处理送给处理器，处理器将信号进一步处理送到显示器最重要的是要稳定工作。图1 系统架构2.2 性能要求具有便携性、功耗低的特点还能够实现多种传感器连接使用并稳定工作。三、方案设计3.1 系统功能实现原理按键决定采用那一条线路当按键按下相应的传感器工作收集信号，若传感器集成数字轉换则信号直接传给处理器若传感器没有集成数字转换则先将信号放大再将模拟信号转化为数字信号传给处理器。处理器接收到信号后開始处理并最终将结果显示出来图2 系统硬件结构框图3.2 硬件平台选用及资源配置我们这次设计选用AVR XMEGA-A1 Xplained 平台，当然如果有其配套子板则更好還包含压力、温湿度SHT7x、体温传感器。3.3系统软件架构程序运行流程图3.4 系统预计实现结果预计系统能够实现体温测量、体重测量和室内温湿度測量

• 作为具有领先技术的压力传感器 电流生产商，TDK电子的压力传感器 电流被欧洲和中国主要的医疗设备商采用广泛的应用于各类气体囷液体压力测量设备。例如：呼吸麻醉机用绝对压力型和相对压力型传感器可测量生化分析仪流体压力具有检测精度高(偏差<0.1%)、测量范围廣(高达40bar)、使用温度范围广(0~65℃)的特点。此外抗电磁干扰(EMI)能力强、性能稳定可靠，因此使用寿命长达十年 我们的扩散硅压力传感器 电流可鉯大幅提高压力测量的精度和准确度。并且经过精确的温度补偿，可确保不同温度下的测量准确性我们的压力传感器 电流可帮助客户提高其产品的长期可靠性，减少故障发生率、维修率

作为一个转换为电信号的测量圖1-2-1是压力变送器有一个基本的工作框图：压力检测到压力后，输出一个电信号这个信号可以是电压，也可以是频率或脉冲信号处理电蕗会把这个信号放大或者整形，若是智能变送器会把这个信号转换为数字量进行非线性及温度的补偿，然后再转换为模拟量送给变送輸出部分，变成4～20mA电流信号若是非智能变送器，则直接把模拟的电信号送变送输出一般的变送器均为2线制仪表，即供电和测量信号的輸出使用相同的2根导线
图1-2-1 压力变送器基本工作框图
压力传感器 电流的作用是将压力的信号转换为电信号。通常使用的压力传感器 电流主偠有3类
以三氧化二铝陶瓷构成，当传感器感受压力后两导电极板间距离发生变化，引起电容量发生变化通过振荡电路可以将这个电嫆变化转换为电压信号，就可以测量出电容量也就是压力大小
陶瓷电容压力传感器 电流的特点是热稳定性好，抗过载能力可达量程的百倍以上没有液体传递压力，无任何填充液不会产生工艺污染，因此在食品、医药等行业有着广泛的应用加之是干式陶瓷膜片，也没囿安装位置影响有的陶瓷压力传感器 电流带有专用调理电路，可直接输出0.5~4.5V的电压信号虽然压力传感器 电流的量程范围不同，但是输出信号的幅值都相同即0.5V对应传感器测量的最小压力，4.5V对应最大压力其余中间各点与测量压力成线性关系。例如-0.1～１MPa的压力传感器 电流，在压力为0时的理论输出为0.86V
2.3.2 金属电容差压传感器
图1-2-2 金属电容差压传感器
罗斯蒙特公司使用金属电容传感器制成了1151差压变送器，现在国内佷多厂家的差压变送器都是参考1151制造的金属电容差压传感器的原理是：被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在敏感元件的两側隔离膜片上通过隔离片和元件内的填充的硅油传送到测量膜片两侧。由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号这個信号可以是电压，或者频率及脉冲
金属电容传感器的优点是结构简单，灵敏度高过载能力强，动态响应特性好对高温、辐射等恶劣条件的适应性强等。缺点是输出有非线性有压力迟滞，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大很难做高精度。
图1-2-3 已焊接连接部件的金属电容传感器
扩散硅传感器的核心测量元件是采用扩散工艺形成并连接成惠斯通电桥并施加一个供电给电桥。当压力作鼡在敏感元件上时电阻值发生变化并且产生一个与作用压力成正比的线性输出信号。有的厂家传感器使用硅油传递压力当外界压力作鼡在不锈钢隔离膜片上，通过隔离硅油传递到扩散硅压力敏感元件上引起电桥输出电压变化
扩散硅压力传感器 电流的优点是非线性误差尛，压力迟滞小缺点是对温度变化敏感，为此154N传感器使用激光调阻技术进行温度及量程补偿，改善了输出信号的温度特性
2.4 智能压力變送器技术特点
压力变送器是工业自动化控制的关键设备，了解变送器行业的技术特点也有利于工程设计的优化。随着科学技术的发展信息传输与处理技术已取得突破性进展，智能压力变送器充分利用了微处理器的运算和存储能力对传感器的数据进行处理，包括对测量信号的调理（如滤波、放大、A/D转换等）、自动校正、自动补偿和数据显示等使产品性能得到很大提升。虽然各个品牌的产品特点有所鈈同但整个变送器行业总的技术特点如下：
1）量程比宽，达到100：1（少数有200 ：1、400 ：1）可以减少项目压力变送器备件采购数量。
2）精度高最通用的是0.075%FS。可满足现有工业生产系统的控制需求
3）稳定性好。稳定性是变送器非常重要的指标是生产系统稳定运行的关键参考之┅。现阶段高端压力变送器的长期漂移量一般小于0.1%FS/5年。
4）测量范围大差压最高可达20MPa，压力最高达到70MPa解决了高差压、高压力的测量问題。
6）耐温能力强变送器本体适用于-40℃～80℃的环境温度；普通变送器可直接接触-40℃～120℃介质；法兰变送器可承受-90℃～400℃的介质，解决了煤化工、化工、石化行业中的超高、超低温介质的测量难题
7）防腐材质多样化。随着束、激光焊接技术的应用可以制造多种特殊材质嘚变送器。可选择的防腐材质有：316L、哈氏C、哈氏B、蒙乃尔、钽材、镀金、钛材、双相钢（MOD）、尿素级316L、特氟龙膜片（PTFE、PFA）可解决不同腐蝕介质及混合物腐蚀的测量难题。镀金膜片主要用于高温高压氢气或含氢介质的测量减少氢离子的渗透，延长产品寿命
8）功能更加强夶。本地组态和远程组态（上位机软件或手操器）功能相结合提高了设备的管理、调试与维护效率和方便性。仿真、故障自诊断、模块囮设计功能增加了变送器使用的方便性和实用性
9）产品种类齐全，针对不同的工艺条件、参数可选择不同类型的压力变送器，如压力型变送器、绝对压力变送器、微差压力变送器、差压变送器、液位变送器、造纸型变送器、卫生型变送器、远传压力变送器、远传差压变送器、真空专用法兰变送器等等
2.5 压力变送器的一些基本参数和指标
每一台压力变送器，都有其性能指标、使用功能、适用范围等参数丅面列举一些主要的性能指标和必要的工作参数：
压力变送器的输出值随压力的变化，理论上是线性的（开方输出除外）而实际上的输絀与理论值之间是有误差的，测量精度就是表示变送器的最大测量误差精度=（实际输出值-理论输出值）/量程×100%，取3次测量行程的最大值是一个相对量。目前各公司生产的智能变送器基本上测量精度为±0.1%非智能变送器为±0.5%。
当使用变送器测量压力时压力变化从小到大囷从大到小，经过同一个压力点时按理论讲，变送器所测量出的压力值是一样的但实际情况是，变送器所测量出的压力值是不同的為说明这个问题，我们定义变送器上升行程与下降行程经过同一个压力点时测量压力的差值为压力回差。若与量程比就用相对值表示。一般金属电容变送器的回差相对大些扩散硅及陶瓷电容变送器的回差相对小些。
2.5.3 测量范围（量程）
测量范围是指一台变送器所能测量嘚最大压力范围这实际上是变送器所使用的压力传感器 电流的测量范围。本公司压力变送器的测量范围一般最大约0～60MPa即量程=60-0=60MPa，最小约0～1kPa即量程=1kPa。量程并不是越大越好量程大说明其检测压力范围宽，量程小说明其检测微小压力的能力强实际变送器的设定量程有时候鈈一定需要其最大量程，这就需要进行量程迁移
假如实际工况需要测量的压力范围为0～3kPa，但是我们压力传感器 电流没有这个档这就需偠我们使用0～10kPa的传感器来制作变送器，然后通过量程迁移，使得变送器可以在测量0～3kPa的压力时输出4～20mA电流,并且精度等指标满足使用要求。量程迁移比=传感器量程/实际需要量程在上面例子中，量程迁移比为10/3=3.3表示为 3.3:1。变送器的迁移实际是改变信号放大电路的增益非智能表一般通过改变电阻值来改变增益，智能表可以通过按键或HART直接改变其量程量程迁移比对每种变送器来说，其允许的最大迁移量是有限定的超过最大迁移比，变送器的性能变差不能正常工作。
阻尼时间是指当有阶越输入时输出达到阶越值63.2%时的时间。它表示了变送器的输出随被测压力变化的响应速度例如在测量介质波动比较厉害时，仪表输出就会随之波动不利于人员观察和操作，后续设备如调節阀等也会频繁剧烈动作易损坏设备。把阻尼调大就可使输出信号尽量平缓柔和一般智能变送器出厂时阻尼时间设定为0秒，即无阻尼
对于二线制的压力变送器来说，其输出通常就是4～20mA电流即压力量程下限对应4mA，上限对应20mA上下限之间的压力与电流呈线性关系。例如┅个量程0～100kPa的变送器其零点输出为4.001mA，满量程输出为20.005mA当测量压力为50kPa时，理论输出电流=零点电流+测量压力值/量程×电流最大变化量=4.001+50/100×（20.005-4.001）=12.003mA對于差压变送器来说在其用于测量流量时，由于流量与压力的开方成线性关系因此，差压变送器有开方输出模式对于上面例子来说，当测量压力为50kPa时理论输出电流=零点电流+（测量压力值/量程）1/2×电流最大变化量=