本文關(guān)鍵詞：MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：溫濕度是與人類緊密相聯(lián)的兩個(gè)環(huán)境因素,在社會(huì)生產(chǎn)生活中起著重要的作用。在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中,傳統(tǒng)的溫濕度傳感器已經(jīng)不能滿足某些特定的環(huán)境監(jiān)測(cè)需求,集成傳感器系統(tǒng)由此應(yīng)運(yùn)而生。集成傳感器系統(tǒng)以大規(guī)模集成電路工藝和現(xiàn)代傳感器為兩大基礎(chǔ),將敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器以及通信接口模塊等集成在一起。本文對(duì)MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。該集成系統(tǒng)由溫度傳感器、濕度傳感器、信號(hào)處理芯片等組成。本文所采用的溫度傳感器為MEMS微加工工藝制備的薄膜結(jié)構(gòu)的鉑電阻傳感器,濕度傳感器為三明治電容式濕度傳感器。溫濕度傳感器與信號(hào)處理芯片被封裝到一起,封裝尺寸為16mm*8mm*3mm。信號(hào)調(diào)理電路能夠?qū)囟葌鞲衅鞯碾娮枇亢蜐穸葌鞲衅鞯碾娙萘哭D(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),實(shí)現(xiàn)高精度的溫濕度測(cè)量。信號(hào)處理芯片通過軟件控制實(shí)現(xiàn)溫濕度測(cè)量,將測(cè)量得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的溫濕度值,并通過IIC協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。同時(shí),為了減小溫度的影響,集成系統(tǒng)中對(duì)濕度傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,提高了濕度測(cè)試精度。為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本文設(shè)計(jì)了相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)包括通信電路、雙壓濕度發(fā)生器以及數(shù)字溫度表等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,該MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)濕度測(cè)量精度達(dá)到±3%RH,溫度測(cè)量精度±0.5℃,吸濕響應(yīng)時(shí)間2.4s,脫濕響應(yīng)時(shí)間2.7s。
【關(guān)鍵詞】：溫度傳感器 濕度傳感器 集成系統(tǒng) MEMS
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 溫度傳感器介紹8-10
• 1.1.1 溫度表示方法8-9
• 1.1.2 溫度傳感器的主要性能參數(shù)9-10
• 1.2 濕度傳感器的介紹10-11
• 1.2.1 濕度表示方法10
• 1.2.2 濕度傳感器的主要性能參數(shù)10-11
• 1.3 溫濕度傳感器集成系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀11-18
• 1.3.1 Sensiron公司溫濕度傳感器12-16
• 1.3.2 Humirel公司溫濕度傳感器16-17
• 1.3.3 Honeywell公司溫濕度傳感器17-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)指標(biāo)18-19
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容18
• 1.4.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)18-19
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20-32
• 2.1 MEMS溫濕度傳感器芯片20-21
• 2.2 PCap02處理器21-25
• 2.2.1 A/D前端轉(zhuǎn)換21-23
• 2.2.2 內(nèi)部存儲(chǔ)23-25
• 2.2.3 數(shù)字信號(hào)處理器25
• 2.3 集成系統(tǒng)封裝25-30
• 2.3.1 集成系統(tǒng)封裝過程27
• 2.3.2 封裝基板設(shè)計(jì)27-29
• 2.3.3 集成系統(tǒng)封裝管殼29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)32-40
• 3.1 PCap02指令集32-34
• 3.2 集成系統(tǒng)軟件模塊34-35
• 3.3 集成系統(tǒng)溫度補(bǔ)償方案35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)測(cè)試方法40-46
• 4.1 測(cè)試方法40-41
• 4.2 通信電路硬件組成41-43
• 4.2.1 單片機(jī)選型42
• 4.2.2 電壓轉(zhuǎn)換模塊42-43
• 4.3 通信電路軟件組成43-45
• 4.3.1 單片機(jī)與集成系統(tǒng)通信44
• 4.3.2 單片機(jī)與液晶屏通信44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與分析46-54
• 5.1 溫度傳感器46-48
• 5.1.1 靈敏度46
• 5.1.2 線性度46-47
• 5.1.3 溫度準(zhǔn)確度測(cè)試47-48
• 5.2 濕度傳感器48-53
• 5.2.1 靈敏度48
• 5.2.2 回滯特性48-49
• 5.2.3 濕度準(zhǔn)確度測(cè)試49-50
• 5.2.4 響應(yīng)時(shí)間50-51
• 5.2.5 溫度特性51-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 第六章 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 總結(jié)54
• 6.2 工作展望54-56
• 致謝56-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 作者簡(jiǎn)介60

【參考文獻(xiàn)】

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