智能傳感器設(shè)計

前言

傳感器是人類了解世界的重要工具，它們能精確檢測我們感興趣的各種物理量，為控制和決策提供依據(jù)。然而在信息時代，人類已經(jīng)難以獨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，比如能夠獨立完成信號采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果報告以及信息共享等。因此，智能傳感器應(yīng)運而生。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)護系統(tǒng)、過程控制等應(yīng)用中都有它們的身影。因此，智能傳感器系統(tǒng)開發(fā)的市場前景廣闊，這就要求大量嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員掌握智能傳感器系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)方法。本書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)計方法，其中既包含通用的數(shù)字信號處理技術(shù)，也涉及傳感器信號檢測與處理方面的技巧。借助于目前最流行的微處理器之一——Microchip公司的dsPIC系列數(shù)字信號控制器，讀者可以在本書的指導下快速搭建智能傳感器系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)平臺，并開展應(yīng)用實驗。本書兼具知識性和實用性。在內(nèi)容組織方面，作者緊緊圍繞智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計的特點展開論述，力求使讀者能快速而準確地把握智能傳感器系統(tǒng)的組成和特點。在語言描述上，作者沒有使用深奧的理論，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)出作者扎實的知識積累和豐富的實踐經(jīng)驗。此外，書中的三個完整設(shè)計實例，能幫助讀者解決智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)中的很多實際問題，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)用于實際系統(tǒng)，因此具有很高的參考價值。本書主要由張鼎翻譯。此外，參與本書翻譯的還有何小威、閏志強、鄧彬、林龍信、肖楓濤、馬蓉、陳鋼、楊明軍、焦賢龍、肖國尊等。張樂鋒精心審閱了全書，提出了很多重要意見，對此深表謝意！Be Flying工作室（http：／／blog．csdn．net／be．Flying）負責人肖國尊負責本書譯員確定、翻譯質(zhì)量和進度的控制，以及翻譯思想的指導，在此予以衷心感謝。

內(nèi)容概要

本書介紹智能傳感器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，力求理論與實踐相結(jié)合，引導讀者迅速掌握智能傳感器的基礎(chǔ)知識和設(shè)計方法，構(gòu)建通用的軟硬件開發(fā)平臺，并輕松地開展應(yīng)用設(shè)計與實驗。主要內(nèi)容包括智能傳感器的基本概念，基于dsPIC系列數(shù)字信號控制器設(shè)計智能傳感器的方法，以及溫度檢測、壓力和稱重檢測、流量檢測三種典型應(yīng)用的設(shè)計實例。這些實例包含豐富的硬件電路圖、軟件流程圖以及很多設(shè)計技巧，具有很強的參考性。　　本書既可作為經(jīng)驗豐富的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師從事智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計的參考書，也可作為剛剛接觸嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的高年級本科生、研究生的學習參考書。任何有編程經(jīng)驗或者工程經(jīng)驗、又對智能傳感器領(lǐng)域感興趣的讀者都會從中受益。

作者簡介

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

書籍目錄

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——傳感器信號數(shù)字化　  1.3　第二步——增加一些智能　  1.4　第三步——實現(xiàn)快速而可靠的通信　  1.5　第四步——將所有的東西連在一起，就得到一個智能傳感器　  1.6　智能傳感器局限　  1.7　智能傳感器實例　  1.8　本書后續(xù)內(nèi)容概述　第2章　直觀數(shù)字信號處理　  2.1　信號處理的基本概念　  2.2　與信號采樣相關(guān)的話題　  2.3　如何分析傳感器信號的應(yīng)用　  2.4　一個通用的傳感器信號處理架構(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現(xiàn)　  4.1　通信的類型　  4.2　dsPIC30F系列器件具備的通信接口　  4.3　高級協(xié)議　  4.4　小結(jié)　第5章　dsPIC系列DSC的基本開發(fā)工具　  5.1　應(yīng)用測試平臺　  5.2　固件框架概覽　  5.3　框架模塊的實現(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　  6.2　溫度測量的要點　  6.3　應(yīng)用設(shè)計　  6.4　硬件實現(xiàn)　  6.5　固件實現(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型　  7.2　稱重測量的要點　  7.3　應(yīng)用設(shè)計　  7.4　固件實現(xiàn)　  7.5　小結(jié)　第8章　流量傳感器　  8.1　流量傳感器的類型　  8.2　流量測量的要點　  8.3　應(yīng)用設(shè)計　  8.4　硬件實現(xiàn)　  8.5　固件實現(xiàn)　  8.6　小結(jié)　第9章　智能傳感器發(fā)展趨勢　  9.1　技術(shù)發(fā)展趨勢　  9.2　經(jīng)濟方面的發(fā)展趨勢　  9.3　小結(jié)　附錄A　本書附帶資源　附錄B　dsPIC系列DSC的初始化以及系統(tǒng)啟動代碼　附錄C　帶緩沖和中斷驅(qū)動的串行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即時獲取信息的年代，人們要求或者希望在他們需要信息的時候就能以所需的格式和能夠承受的價格（最好是免費）得到它們。近百年來最偉大的管理學大師彼得·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)濟學的短缺理論（經(jīng)濟學認為“物以稀為貴”）；相反，信息的數(shù)量越多、傳播越廣，其價值就越大①。很多理解該概念的個人和組織已經(jīng)開始挖掘在全球的商業(yè)企業(yè)、學術(shù)機構(gòu)以及非盈利組織中潛藏的巨大價值。他們將海量的原始信號數(shù)字化，經(jīng)過分析后得到有用信息，然后通過標準通信鏈路將信息發(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的經(jīng)濟活動、智力活動以及人們的日常生活帶來了巨大的影響。人們現(xiàn)在常說，如今是工作在因特網(wǎng)時代，其中的時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。在這個嶄新的世界里，人們的工作方式也與以前截然不同，每個人或團體都能和遍布偏遠地區(qū)或世界各地的人們結(jié)成團隊，共同提出新思想、設(shè)計新產(chǎn)品或新服務(wù)，可以為一部分人創(chuàng)造驚人的價值，也可以破壞另一部分人的生活。事實上，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量用戶感興趣的物理量的設(shè)備。這是對傳感器概念的籠統(tǒng)解釋，即通過監(jiān)測一個相對容易觀測的參數(shù)的變化，來推斷出另一個難以觀測的參數(shù)的大小。

編輯推薦

“想快速掌握智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計嗎？讀《智能傳感器設(shè)計》吧，你一定不會失望?！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。它可以實現(xiàn)高精度的信息采集，具有一定的編程自動化能力，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》正是開發(fā)智能傳感器系統(tǒng)的實戰(zhàn)指南，以最流行的芯片dsPIC為示例，但主要內(nèi)容適合各種開發(fā)平臺。書中力求通過實踐指導，引領(lǐng)讀者迅速掌握智能傳感器的基礎(chǔ)知識和設(shè)計方法，輕松開展應(yīng)用設(shè)計。內(nèi)容緊緊圍繞智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計的特點展開，避免講述深奧的理論，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，并用三個完整的設(shè)計實例幫助讀者解決設(shè)計與實現(xiàn)中的諸多實際問題，具有很高的實戰(zhàn)參考價值。

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