本文關鍵詞：MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)設計

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【摘要】：溫濕度是與人類緊密相聯(lián)的兩個環(huán)境因素,在社會生產(chǎn)生活中起著重要的作用。在現(xiàn)代工業(yè)應用中,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)測需求,集成傳感器系統(tǒng)由此應運而生。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,將敏感元件、信號調理電路、微處理器以及通信接口模塊等集成在一起。本文對MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)進行開發(fā)。該集成系統(tǒng)由溫度傳感器、濕度傳感器、信號處理芯片等組成。本文所采用的溫度傳感器為MEMS微加工工藝制備的薄膜結構的鉑電阻傳感器,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處理芯片被封裝到一起,封裝尺寸為16mm*8mm*3mm。信號調理電路能夠將溫度傳感器的電阻量和濕度傳感器的電容量轉換成數(shù)字信號,實現(xiàn)高精度的溫濕度測量。信號處理芯片通過軟件控制實現(xiàn)溫濕度測量,將測量得到的數(shù)字信號轉換成實際的溫濕度值,并通過IIC協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。同時,為了減小溫度的影響,集成系統(tǒng)中對濕度傳感器進行溫度補償,提高了濕度測試精度。為了進行實驗驗證,本文設計了相關測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)包括通信電路、雙壓濕度發(fā)生器以及數(shù)字溫度表等。實驗數(shù)據(jù)顯示,該MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)濕度測量精度達到±3%RH,溫度測量精度±0.5℃,吸濕響應時間2.4s,脫濕響應時間2.7s。
【關鍵詞】：溫度傳感器 濕度傳感器 集成系統(tǒng) MEMS
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 研究內容和設計指標18-19
• 1.4.1 研究內容18
• 1.4.2 設計指標18-19
• 1.5 論文組織結構19-20
• 第二章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)硬件設計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前端轉換21-23
• 2.2.2 內部存儲23-25
• 2.2.3 數(shù)字信號處理器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 封裝基板設計27-29
• 2.3.3 集成系統(tǒng)封裝管殼29-30
• 2.4 本章小結30-32
• 第三章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)軟件設計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)溫度補償方案35-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第四章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)測試方法40-46
• 4.1 測試方法40-41
• 4.2 通信電路硬件組成41-43
• 4.2.1 單片機選型42
• 4.2.2 電壓轉換模塊42-43
• 4.3 通信電路軟件組成43-45
• 4.3.1 單片機與集成系統(tǒng)通信44
• 4.3.2 單片機與液晶屏通信44-45
• 4.4 本章小結45-46
• 第五章 MEMS溫濕度傳感器集成系統(tǒng)測試結果與分析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 溫度準確度測試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 濕度準確度測試49-50
• 5.2.4 響應時間50-51
• 5.2.5 溫度特性51-53
• 5.3 本章小結53-54
• 第六章 總結與展望54-56
• 6.1 總結54
• 6.2 工作展望54-56
• 致謝56-58
• 參考文獻58-60
• 作者簡介60

【參考文獻】

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本文編號：689688