單片機技術在傳感器網絡設計中的應用

摘 要：近年來，隨著社會經濟的快速迅猛發展，我國工業的發展速度也大大增加。其中，傳感器網絡技術作為我國機電自動化控制技術的核心，作為我國工業的重要組成部分之一，在生活中的應用越來越廣泛。本文針對單片機在傳感器網絡技術的設計中的應用進行了研究，并特別總結了單片機在傳感器網絡設計中的幾項應用。

關鍵詞：單片機技術；傳感器網絡設計；應用

中圖分類號：TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-01

工業自動化控制水平在很大程度上是每個國家現代化裝備制造水平的決定因素，而工業自動化控制水平在很大程度上取決于傳感器技術的穩定性、可靠性、靜態精度以及儀表的精密度。傳感器技術是一種新型的智能化技術，就像人體的耳朵、眼睛、鼻子一樣能夠感知外界的變化，隨后通過將這些“感覺”傳給“大腦”，也就是計算機，從而做出適當的“反應動作”。

一、單片機技術在提高傳感器的穩定性方面的應用

單片機，全稱為單片微型計算機，是一種電路芯片的集成，通過超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器、多種I/O端口、中斷系統、以及定時器/計數器等基本部件組合到一起，集成到一塊硅片上，從而組成一個微小、并且覆蓋全面的計算機系統。此外，單片機集成電路中也可以包含顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、數字/模擬轉換器等等電路。單片機對于提高傳感器網絡設計中的穩定性這一重要指標有很重要的作用。傳感器的穩定性越好，測量精度就會越高。與此同時，傳感器的穩定性的好壞也是測量的前提，是傳感器工作能力的重要標志。

單片機可以對傳感器的誤差進行修正，在測量過程中，被測物體的信號x將會通過傳感器原件進行接受并且輸出y信號，接下來y信號通過接口電路從而輸出信號Y。再通過數字/模擬轉換器對x信號進行處理，并與數字信號Y進行對比和修正。通過以上步驟，便可以得到標準的輸出信號Yc。以上步驟就是單片機對于傳感器網絡設計中穩定性的積極影響。

二、單片機技術在提高傳感器的抗干擾方面的應用

傳感器在應用中會遇到很多環境因素的影響，在傳感器的實際工作中，往往會因為傳感器所處的環境的復雜性而影響到傳感器的測量精度要求，這些因素為外來的、隨機性干擾。另有一些是由傳感器自身產生的干擾性因素，為確定性因素。傳感器的自身的抗干擾能力是傳感器的重要能力之一，如何提高其抗干擾能力已經成為相關研究中心與設計制作中心亟待解決的問題之一。將單片機技術引入到傳感器網絡設計中，可以有效的提高傳感器的抗干擾能力，使得傳感器能夠在復雜的環境下依然正常工作，不影響應答器的識別能力，與此同時閱讀器也可以正常的處理信息。

（一）單片機技術在提高傳感器的抗確定性干擾方面的應用

由于傳感器軸表面的涂層材料不一定十分均勻，所以，即便是傳感器的轉動軸可以保持不轉動，也會產生傳感器上有少量電壓量的輸出的現象。將單片機技術引入到傳感器網絡設計中之后，傳感器每轉動一周，都會對其輸出特性曲線進行一次緊密的修正，從而消除了傳感器的誤差，保證了測量的準確性。

（二）單片機技術在提高傳感器的抗隨機性干擾方面的應用

傳感器的工作環境大多是比較復雜的，環境因素對于傳感器的測量的影響也是非常常見的。因此，需要在工作中盡量減少外界因素的干擾，提高輸出信號的信躁比問題。在實際的應用中將單片機引入到傳感器網絡的設計中來，可以有效的消除隨機性干擾，以下為兩個單片機利用軟件來抵抗隨機性干擾的方法。

第一，指令冗余法。但單片機受到干擾的時候，常常會發生對指令碼的識別出錯的情況，如將操作數誤當作指令碼進行執行，導致整個單片機程序的混亂或者程序彈飛。當程序彈飛到某一個單字節的指令上的時候，就不會將操作數誤當作指令碼，從而自動的正確的運行。與此同時，利用單片機軟件在程序中插入幾個單字節的空操作指令NOP，就可以保護在后面的指令不會被拆散，從而能夠完整的進行執行；第二，軟件陷阱法。對于系統中尚未使用的單元，利用“跳轉”引導指令填滿，作為軟件“陷阱”，用來捕獲“飛掉”的程序，接下來強行的將捕獲到的“飛掉”的程序有目的性的引向一個特定的地址，通過一段專站處理錯誤的程序對問題進行分析，從而進行相關的處理，已恢復到正常運行；第三，軟件定位監視器法。定時監視器是傳感器網絡設計中的重要組成部分。當有侵入的電磁外來干擾使得系統程序被彈飛，或者使得系統程序進入死循環、甚至死機的時候，定時監視器能夠及時的識別出問題，并且對問題進行及時的反饋，與及時的處理，從而幫助系統自動恢復正常運行。也是單片機在傳感器網絡設計中，在抵抗外來干擾的一個重要應用。

三、單片機技術在傳感器的發展方面的應用

隨著社會科學技術的不斷發展，傳感器的種類、規格、以及用途也快速增加、逐漸繁多。由于傳感器的輸入和輸出信號一般情況下各不相同，在不同的情況下需要的功能不同，因此，傳感器的標準化工作進度比較慢，對于傳感器的研發和科技的提高比較慢，在很大程度上給傳感器的應用、給傳感器用戶帶來了很大的麻煩和問題。因此，將單片機引入到傳感器網絡的設計中，能夠在很大程度上改善這個問題。與此同時，隨著單片機的成本價格逐漸的降低，單片機的運算能力、以及運算準確率的逐漸提高、單片機的體積逐漸縮小、攜帶逐漸變得方便、簡單，單片機對于傳感器、以及測試儀器的發展必定會產生重大的積極影響。單片機技術在傳感器網絡設計中具有以下幾個功能：第一，可以有助于應對傳感器信號進行放大以及標準化的輸出；第二，能夠對傳感器技術進行溫度補償技術的實施；第三，單片機能夠有助于傳感器技術與線性校正技術相結合，提高傳感器的使用功能以及準確性；第四，可以有助于將傳感器連接到一個高進的控制單元上，提高傳感器的互換性。

四、結束語

傳感器技術帶領人們逐步走向智能化生活、智能化工作、智能化學習的世界，是機電自動化控制系統中的重要組成部分，傳感器技術已經逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。單片機在傳感器網絡設計中的應用是將單片機與傳感器兩種技術的有機結合，既可以提高傳感器測量的穩定性和可靠性，又可以有效的抵抗傳感器說受到的干擾。

參考文獻：

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[作者簡介]謝斌（1982.07-），男，江蘇人，工程師，本科，從事影音制作與教育技術方面工作。