智能傳感器設(shè)計(jì)

前言

傳感器是人類(lèi)了解世界的重要工具，它們能精確檢測(cè)我們感興趣的各種物理量，為控制和決策提供依據(jù)。然而在信息時(shí)代，人類(lèi)已經(jīng)難以獨(dú)自處理如爆炸般涌現(xiàn)的信息了，我們希望傳感器能夠更加智能，比如能夠獨(dú)立完成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果報(bào)告以及信息共享等。因此，智能傳感器應(yīng)運(yùn)而生。智能傳感器是一種新興的、正在蓬勃發(fā)展的電子設(shè)備。它已廣泛應(yīng)用于生活、醫(yī)療及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，在溫控系統(tǒng)、駕駛操控系統(tǒng)、重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、過(guò)程控制等應(yīng)用中都有它們的身影。因此，智能傳感器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)前景廣闊，這就要求大量嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員掌握智能傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法。本書(shū)正是在此背景下出現(xiàn)的重要技術(shù)參考資料，它深入淺出地介紹了智能傳感器的設(shè)計(jì)方法，其中既包含通用的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，也涉及傳感器信號(hào)檢測(cè)與處理方面的技巧。借助于目前最流行的微處理器之一——Microchip公司的dsPIC系列數(shù)字信號(hào)控制器，讀者可以在本書(shū)的指導(dǎo)下快速搭建智能傳感器系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并開(kāi)展應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。本書(shū)兼具知識(shí)性和實(shí)用性。在內(nèi)容組織方面，作者緊緊圍繞智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)展開(kāi)論述，力求使讀者能快速而準(zhǔn)確地把握智能傳感器系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)。在語(yǔ)言描述上，作者沒(méi)有使用深?yuàn)W的理論，而是從物理意義出發(fā)，深入淺出地為讀者展示出各種概念的直觀含義，這些都體現(xiàn)出作者扎實(shí)的知識(shí)積累和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，書(shū)中的三個(gè)完整設(shè)計(jì)實(shí)例，能幫助讀者解決智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的很多實(shí)際問(wèn)題，特別是附帶資源①中的源代碼和程序框架都已成功地應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，因此具有很高的參考價(jià)值。本書(shū)主要由張鼎翻譯。此外，參與本書(shū)翻譯的還有何小威、閏志強(qiáng)、鄧彬、林龍信、肖楓濤、馬蓉、陳鋼、楊明軍、焦賢龍、肖國(guó)尊等。張樂(lè)鋒精心審閱了全書(shū)，提出了很多重要意見(jiàn)，對(duì)此深表謝意！Be Flying工作室（http：／／blog．csdn．net／be．Flying）負(fù)責(zé)人肖國(guó)尊負(fù)責(zé)本書(shū)譯員確定、翻譯質(zhì)量和進(jìn)度的控制，以及翻譯思想的指導(dǎo)，在此予以衷心感謝。

內(nèi)容概要

本書(shū)介紹智能傳感器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，力求理論與實(shí)踐相結(jié)合，引導(dǎo)讀者迅速掌握智能傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建通用的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并輕松地開(kāi)展應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。主要內(nèi)容包括智能傳感器的基本概念，基于dsPIC系列數(shù)字信號(hào)控制器設(shè)計(jì)智能傳感器的方法，以及溫度檢測(cè)、壓力和稱重檢測(cè)、流量檢測(cè)三種典型應(yīng)用的設(shè)計(jì)實(shí)例。這些實(shí)例包含豐富的硬件電路圖、軟件流程圖以及很多設(shè)計(jì)技巧，具有很強(qiáng)的參考性?！　”緯?shū)既可作為經(jīng)驗(yàn)豐富的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師從事智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考書(shū)，也可作為剛剛接觸嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高年級(jí)本科生、研究生的學(xué)習(xí)參考書(shū)。任何有編程經(jīng)驗(yàn)或者工程經(jīng)驗(yàn)、又對(duì)智能傳感器領(lǐng)域感興趣的讀者都會(huì)從中受益。

作者簡(jiǎn)介

Creed Huddleston，資深傳感器設(shè)計(jì)專家?，F(xiàn)任0mnisys公司副總裁。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)行業(yè)工作長(zhǎng)達(dá)20余年，具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

書(shū)籍目錄

第1章　智能傳感器概述　  1.1　常規(guī)傳感器并非完美　  1.2　第一步——傳感器信號(hào)數(shù)字化　  1.3　第二步——增加一些智能　  1.4　第三步——實(shí)現(xiàn)快速而可靠的通信　  1.5　第四步——將所有的東西連在一起，就得到一個(gè)智能傳感器　  1.6　智能傳感器局限　  1.7　智能傳感器實(shí)例　  1.8　本書(shū)后續(xù)內(nèi)容概述　第2章　直觀數(shù)字信號(hào)處理　  2.1　信號(hào)處理的基本概念　  2.2　與信號(hào)采樣相關(guān)的話題　  2.3　如何分析傳感器信號(hào)的應(yīng)用　  2.4　一個(gè)通用的傳感器信號(hào)處理架構(gòu)　  2.5　小結(jié)　第3章　dsPIC系列DSC揭密　  3.1　dsPIC系列DSC的數(shù)據(jù)處理架構(gòu)　  3.2　中斷的結(jié)構(gòu)　  3.3　片上外圍設(shè)備　  3.4　小結(jié)　第4章　智能傳感器通信的實(shí)現(xiàn)　  4.1　通信的類(lèi)型　  4.2　dsPIC30F系列器件具備的通信接口　  4.3　高級(jí)協(xié)議　  4.4　小結(jié)　第5章　dsPIC系列DSC的基本開(kāi)發(fā)工具　  5.1　應(yīng)用測(cè)試平臺(tái)　  5.2　固件框架概覽　  5.3　框架模塊的實(shí)現(xiàn)　  5.4　小結(jié)　第6章　傳感器應(yīng)用——溫度傳感器　  6.1　溫度傳感器分類(lèi)　  6.2　溫度測(cè)量的要點(diǎn)　  6.3　應(yīng)用設(shè)計(jì)　  6.4　硬件實(shí)現(xiàn)　  6.5　固件實(shí)現(xiàn)　  6.6　小結(jié)　第7章　傳感器應(yīng)用——壓力和稱重傳感器　  7.1　稱重和壓力傳感器的類(lèi)型　  7.2　稱重測(cè)量的要點(diǎn)　  7.3　應(yīng)用設(shè)計(jì)　  7.4　固件實(shí)現(xiàn)　  7.5　小結(jié)　第8章　流量傳感器　  8.1　流量傳感器的類(lèi)型　  8.2　流量測(cè)量的要點(diǎn)　  8.3　應(yīng)用設(shè)計(jì)　  8.4　硬件實(shí)現(xiàn)　  8.5　固件實(shí)現(xiàn)　  8.6　小結(jié)　第9章　智能傳感器發(fā)展趨勢(shì)　  9.1　技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)　  9.2　經(jīng)濟(jì)方面的發(fā)展趨勢(shì)　  9.3　小結(jié)　附錄A　本書(shū)附帶資源　附錄B　dsPIC系列DSC的初始化以及系統(tǒng)啟動(dòng)代碼　附錄C　帶緩沖和中斷驅(qū)動(dòng)的串行I/O　索引　致謝　

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 智能傳感器概述在如今這個(gè)即時(shí)獲取信息的年代，人們要求或者希望在他們需要信息的時(shí)候就能以所需的格式和能夠承受的價(jià)格（最好是免費(fèi)）得到它們。近百年來(lái)最偉大的管理學(xué)大師彼得·德魯克（Peter Drucker）曾指出，信息和其他有形產(chǎn)品不同，它們并不符合經(jīng)濟(jì)學(xué)的短缺理論（經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為“物以稀為貴”）；相反，信息的數(shù)量越多、傳播越廣，其價(jià)值就越大①。很多理解該概念的個(gè)人和組織已經(jīng)開(kāi)始挖掘在全球的商業(yè)企業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及非盈利組織中潛藏的巨大價(jià)值。他們將海量的原始信號(hào)數(shù)字化，經(jīng)過(guò)分析后得到有用信息，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信鏈路將信息發(fā)送至組織內(nèi)外的其他人，以便完成重要的工作。這種新的方式給社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、智力活動(dòng)以及人們的日常生活帶來(lái)了巨大的影響。人們現(xiàn)在常說(shuō)，如今是工作在因特網(wǎng)時(shí)代，其中的時(shí)間和空間都已被大大壓縮。我們可以將全球各地的信息迅速而可靠地分發(fā)至其他任何地方，于是印度的班加羅爾到紐約的距離就和波士頓到紐約的一樣近。在這個(gè)嶄新的世界里，人們的工作方式也與以前截然不同，每個(gè)人或團(tuán)體都能和遍布偏遠(yuǎn)地區(qū)或世界各地的人們結(jié)成團(tuán)隊(duì)，共同提出新思想、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或新服務(wù)，可以為一部分人創(chuàng)造驚人的價(jià)值，也可以破壞另一部分人的生活。事實(shí)上，這種被作家托馬斯‘弗里德曼稱為地球“扁平化”的新模式，體現(xiàn)出人類(lèi)看待世界以及交流方式的巨大變化。有意思的是，在平凡的傳感器世界正在發(fā)生一種幾乎相同卻不為人知的巨變。對(duì)于外行而言，傳感器（或稱作敏感元件）是一種利用傳感器自身物理特性測(cè)量用戶感興趣的物理量的設(shè)備。這是對(duì)傳感器概念的籠統(tǒng)解釋，即通過(guò)監(jiān)測(cè)一個(gè)相對(duì)容易觀測(cè)的參數(shù)的變化，來(lái)推斷出另一個(gè)難以觀測(cè)的參數(shù)的大小。

編輯推薦

“想快速掌握智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)嗎？讀《智能傳感器設(shè)計(jì)》吧，你一定不會(huì)失望?！薄狤lectronjc Design智能傳感器是一種新興的、正在蓬勃發(fā)展的電子設(shè)備。它可以實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，具有一定的編程自動(dòng)化能力，功能多樣并且成本低，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域?！吨悄軅鞲衅髟O(shè)計(jì)》正是開(kāi)發(fā)智能傳感器系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)指南，以最流行的芯片dsPIC為示例，但主要內(nèi)容適合各種開(kāi)發(fā)平臺(tái)。書(shū)中力求通過(guò)實(shí)踐指導(dǎo)，引領(lǐng)讀者迅速掌握智能傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，輕松開(kāi)展應(yīng)用設(shè)計(jì)。內(nèi)容緊緊圍繞智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)展開(kāi)，避免講述深?yuàn)W的理論，更多從物理意義出發(fā)，深入淺出地為讀者展示各種概念的直觀含義，并用三個(gè)完整的設(shè)計(jì)實(shí)例幫助讀者解決設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的諸多實(shí)際問(wèn)題，具有很高的實(shí)戰(zhàn)參考價(jià)值。

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