灰尘传感测试仪器设计_开题报告

选题：灰尘传感测试仪器设计及应用

选题说明：本课题研究如何检测当前小范围空间中空气所含灰尘含量，实时显示当前空气中灰尘浓度，并设置报警值，形成一个集监测，报警的小系统。该系统可以给人们的出行，室内外活动提供空气状况的直观数据，便于使用者做出判断。

A. 文献综述

一、国内研究现状

我国早在20世纪60年代开始涉足传感器制造业，“八五”期间，我国将传感器技术列为国家重点科技攻关项目，建成了“传感器技术国家重点实验室”、“国家传感器工程中心”等研究开发基地。而且MEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点。目前，传感器产业已被国内外公认为具有发展前途的高技术产业，它以技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。我们国家工业现代化进程和电子信息产业20％以上速度高速增长，带动传感器市场快速上升。我们国家手机产量突破7．5亿，手机市场增长给传感器市场带来新机遇，该领域占的传感器领域占市场1／4。我国是白电生产大国，18年总产量达到3亿多台，用的传感器占市场1／5，传感器在医疗环保专业设备当中应用高速增长，占市场份额15％左右。

与此同时，我国在传感器发展方面的问题也日益突出。我国虽然传感器企业众多，但大都面向中低端领域，技术基础薄弱，研究水平不高。许多企业都是引用国外的芯片加工，自主研发的产品较少，自主创新能力薄弱，在高端领域几乎没有市场份额。此外，科研院所在传感器技术的研究方面已与国际接轨，但产业化瓶颈迟迟未能突破。目前我国从事传感器技术研发的主要是高校、中科院和相关部委的研究机构，企业的技术实力较弱，很多是与国外合作，或是进行二次封装。 

二、国外研究现状

美国早在20世纪80年代就认为世界已进入了传感器时代，成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作，美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有6项与传感器信息处理技术直接相关。日本把开发和利用传感器技术作为国家重点发展6大核心技术之一。日本科学技术厅制定的上世纪90 年代重点科研项目中有70 个重点课题，其中有18 项是与传感器技术密切相关。传感器与通信、计算机被称为现代信息系统的三大支柱。因其技术含量高、渗透能力强，以及市场前景广阔等特点，引起了世界各国的广泛重视。

随着我们对事物的新认识，科技的不断发展，传感器技术大体上也经历了3个时代：

第1代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号。例如：电阻应变式传感器，它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。

第2代传感器是70年代开始发展起来的固体传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成的。如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。70年代后期，随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展，出现集成传感器。集成传感器包括2种类型：传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。例如：电荷耦合器件（CCD），集成温度传感器AD590，集成霍尔传感器UG3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器发展非常迅速，现已占传感器市场的2／3左右，它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。

第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器。所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。80年代智能化测量主要以微处理器为核心，把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能。90年代智能化测量技术有了进一步的提高，在传感器一级水平实现智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。

新技术的层出不穷，让传感器的发展呈现出新的特点。传感器与MEMS（微机电系统）的结合，已成为当前传感器领域关注的新趋势。

目前美国相关机构已经开发出了名为“智能灰尘”的MEMS传感器。这种传感器的大小只有1．5立方毫米，重量只有5毫克，但是却装有激光通信、CPU、电池等组件，以及速度、加速度、温度等多个传感器。以往做这样一个系统，尺寸会非常大，智能灰尘尺寸如此之小，却可以自带电源、通信，并可以进行信号处理，可见传感器技术进步速度之快。MEMS传感器目前已在多个领域有所应用。比如，很多人使用的iPhone手机中就装有陀螺仪、麦克风、电子快门等多个MEMS传感器；耐克公司推出的一款“智能鞋垫”也内置了MEMS传感器，可以记录用户运动的数据，并与手机连接将数据上传。此外，MEMS传感器在医疗领域也发挥着重要的作用。比如患者在测量眼压时可能因过于紧张，导致眼压很难测准的情况出现。而利用MEMS传感器技术，将眼压计内嵌到隐形眼镜中，这样就可以更方便地对患者进行监测，测量出来的数据也更为准确。

B. ^范文提纲格式

（提供二级或者三级提纲）

一、绪论

（一）灰尘检测的发展状况

（二）课题研究的意义

（三）课题研究的内容

二、设计思路与主要部件

（一）总体设计思路

（二）主要元器件的选择

三、硬件电路设计

（一）报警电路

（二）按键电路

（三）传感器连接电路

（四）液晶显示电路

（五）电路板的制作

四、软件设计

（一） STC51开发环境及调试工具

（二）程序设计

五、结论

C. 参考文献

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