基于USB的气敏元件测试系统的设计与开发

论文摘要

本文研究的对象是在许多领域得到了广泛应用的半导体气敏元件。由于国内对这类元件的检测技术仍较落后,限制了其应用范围。本课题采用了各领域的前沿技术,实现了气敏元件的自动测量,研制开发了具有USB接口的测试系统,解决了目前气敏元件测试领域中存在的测试效率不高和精度低的问题。本文完成了如下工作:1.实现了气敏元件特性参数的批量测试,解决了批量生产中对产品快速检测的问题,可同时对50通道气敏元件进行测试。2.采用16位单片机MSP430F135作为系统微控制器,提高了系统集成度,实现了高速、高精度的数据采集。3.采用了USB技术,以PDIUSBD12作为USB接口芯片,提高了系统数据传输的速度和可靠性,为以后系统硬件的升级带来了方便。4.上位机软件采用VC++软件编写。软件操作方便,功能较全,可对测量结果进行分析、处理、分档、归类、存储、打印和数据管理等,便于系统软件的日后升级和维护。本课题提供了一套集气敏元件工作环境模拟、信号调理、数据采集和数据分析与管理于一体的测试系统,能够为用户提供气敏元件的各种性能参数,提高了测试效率和可靠性,为组建类似的检测系统提供了可以借鉴的方法和系统构架。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 气体传感器概述
• 1.2 气体传感器测试技术现状
• 1.3 串行总线发展现状
• 1.4 论文研究的目的和意义
• 1.5 论文主要研究内容
• 第2章 测试系统整体方案设计
• 2.1 半导体气敏元件
• 2.1.1 半导体气敏元件工作原理和结构
• 2.1.2 气体传感器性能参数
• 2.1.3 测试原理
• 2.2 设计任务
• 2.3 测试系统的设计方案
• 2.3.1 整体方案设计
• 2.3.2 通讯接口的方案选择与实现
• 2.3.3 数据采集和数据分析软件的方案设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 测试系统硬件电路的设计及固件编程
• 3.1 USB 总线
• 3.1.1 USB 协议
• 3.1.2 USB 设备的识别
• 3.1.3 PHILIPS 公司USB 接口器件—PDIUSBD12
• 3.2 硬件设计
• 3.2.1 50 路通道电子开关电路设计
• 3.2.2 单片机模块电路设计
• 3.2.3 USB 接口电路设计
• 3.3 过采样技术在数据采集中的应用
• 3.4 固件编程
• 3.5 本章小结
• 第4章 测试系统应用软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 面向对象程序设计简介
• 4.3 测试系统软件的总体设计
• 4.3.1 数据采集软件的设计
• 4.3.2 USB 通信功能的实现
• 4.3.3 数据分析处理软件的设计
• 4.4 测试系统应用软件的特点
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验结果及误差分析
• 5.1 测量结果及分析
• 5.2 误差分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢