1、智能傳感技術(shù)智能傳感技術(shù)馮養(yǎng)杰馮養(yǎng)杰2014.4.23智能傳感技術(shù)智能傳感技術(shù)v一、一、 智能傳感器概述智能傳感器概述v二、二、 智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù) v三、三、 智能傳感器系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn) v四、四、 智能傳感器技術(shù)新發(fā)展智能傳感器技術(shù)新發(fā)展 智能傳感技術(shù)是涉及微機(jī)械電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)與人工智能技術(shù)等多種學(xué)科的綜合密集型技術(shù)，它能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)傳感器所不能完成的功能。智能傳感器是21世紀(jì)最具代表性的高新科技成果之一。 本次課首先介紹智能傳感器的基本概念基本概念、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、主要主要功能功能及特點(diǎn)特點(diǎn)，然后闡述智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑實(shí)現(xiàn)

2、途徑及智能傳感器(包括實(shí)例)的總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)，最后概述智能傳感器的新技術(shù)新技術(shù)與發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢。引言引言 智能傳感器的概念最初是美國宇航局(NASA)在開發(fā)宇宙飛船的過程中形成的。為保證整個(gè)太空飛行過程的安全，要求傳感器的精度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好，同時(shí)具有一定的數(shù)據(jù)存儲和處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)自診斷、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償及遠(yuǎn)程通信等功能，而傳統(tǒng)傳感器在功能、性能和工作容量方面顯然不能滿足這樣的要求，于是智能傳感器便應(yīng)運(yùn)而生。一、一、 智能傳感器概述智能傳感器概述對于智能傳感器，目前尚無統(tǒng)一確切的定義。早期認(rèn)識 人們簡單地認(rèn)為智能傳感器是將“傳感器與微處理傳感器與微處理器組裝在同一塊芯片上的裝置器組裝

3、在同一塊芯片上的裝置”。后來定義 智能傳感器是“將一個(gè)或多個(gè)敏感元件和信號處理將一個(gè)或多個(gè)敏感元件和信號處理器集成在同一塊硅或砷化鋅芯片上的裝置器集成在同一塊硅或砷化鋅芯片上的裝置”； 智能傳感器是“一種帶微處理機(jī)并具有檢測、判斷、一種帶微處理機(jī)并具有檢測、判斷、信息處理、信息記憶、邏輯思維等功能的傳感器信息處理、信息記憶、邏輯思維等功能的傳感器”。1.1 智能傳感器概念智能傳感器概念主要由傳感器傳感器、微處理器微處理器（或微計(jì)算機(jī)）及相關(guān)電路相關(guān)電路組成1.2 智能傳感器的結(jié)構(gòu)智能傳感器的結(jié)構(gòu)圖14-1 智能傳感器基本結(jié)構(gòu)框圖 智能傳感器比傳統(tǒng)傳感器在功能上有極大提高，幾乎包括儀器儀表的全部

4、功能儀器儀表的全部功能，主要表現(xiàn)在： 邏輯判斷、統(tǒng)計(jì)處理功能 自檢、自診斷和自校準(zhǔn)功能 軟件組態(tài)功能 雙向通信和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出的功能 人機(jī)對話功能 信息存儲與記憶功能1.3 智能傳感器的功能智能傳感器的功能二、二、 智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù) 不論智能傳感器是分離式的結(jié)構(gòu)還是集成式的結(jié)構(gòu)形式，其智能化核心為微處理器，許多特有功能都是在最少硬件基礎(chǔ)上依靠強(qiáng)大的軟件優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)的，而各種軟件則與其實(shí)現(xiàn)原理及算法直接相關(guān)。1、間接傳感。2、非線性的線性化校正。3、自診斷。4、動(dòng)態(tài)特性校正。5、自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程。6、電磁兼容性。 間接傳感間接傳感是指利用一些容易測得的過程參數(shù)或物理參數(shù)，

5、通過尋找這些過程參量或物理參數(shù)與難以直接檢測的目標(biāo)被測變量的關(guān)系，建立測量模型，采用各種計(jì)算方法，用軟件實(shí)現(xiàn)待測變量的測量用軟件實(shí)現(xiàn)待測變量的測量。 智能傳感器間接傳感核心在于建立傳感模型建立傳感模型。目前建立模型的方法：(1) 基于工藝機(jī)理的建模方法(2) 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模方法(3) 混合建模方法2.1 間接傳感間接傳感 智能傳感器具有通過軟件對前端傳感器前端傳感器進(jìn)行非線性的非線性的自動(dòng)校正功能自動(dòng)校正功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器輸入輸入- -輸出的線性化輸出的線性化。2.2 非線性的線性化校正非線性的線性化校正圖14-2 智能傳感器線性化校正原理框圖 圖14-3 智能傳感器輸入-輸出特性線性

6、化原理 智能傳感器自診斷技術(shù)俗稱“自檢自檢”，要求對智能傳感器自身各部件，包括軟件和硬件進(jìn)行檢測，如ROM、RAM、寄存器、插件、A/D及D/A轉(zhuǎn)換電路及其它硬件資源等的自檢驗(yàn)，以及驗(yàn)證傳感器能否正常工作，并顯示相關(guān)信息。 對傳感器進(jìn)行故障診斷主要以傳感器的輸出值傳感器的輸出值為基礎(chǔ)的，主要有：(1) 硬件冗余診斷法(2) 基于數(shù)學(xué)模型的診斷法(3) 基于信號處理的診斷法(4) 基于人工智能的故障診斷法2.3 自診斷自診斷 在智能傳感器中，對傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正的方法多是用一個(gè)附加的校正環(huán)節(jié)校正環(huán)節(jié)與傳感器相聯(lián)（如圖14-7），使合成的總傳遞函數(shù)達(dá)到理想達(dá)到理想或近乎理想近乎理想(滿足準(zhǔn)確度要求

7、)狀態(tài)。 2.4 動(dòng)態(tài)特性校正動(dòng)態(tài)特性校正圖14-7 動(dòng)態(tài)校正原理示意圖 目前對傳感器的特性進(jìn)行提高的軟件方法主要有： 將傳感器的動(dòng)態(tài)特性用低階微分方程低階微分方程來表示； 按傳感器的實(shí)際特性建立補(bǔ)償環(huán)節(jié)建立補(bǔ)償環(huán)節(jié)。 自校準(zhǔn)自校準(zhǔn) 傳感器的自校準(zhǔn)采用各種技術(shù)手段來消除傳感器的各種漂移，以保證測量的準(zhǔn)確。自校準(zhǔn)在一定程度上相當(dāng)于每次測量前的重新定標(biāo)重新定標(biāo),它可以消除傳感器系統(tǒng)的溫度漂移溫度漂移和時(shí)間漂移時(shí)間漂移。 自適應(yīng)量程自適應(yīng)量程 智能傳感器的自適應(yīng)量程，要綜合考慮被測量的數(shù)值范圍，以及對測量準(zhǔn)確度、分辨率的要求諸因素來確定增益增益( (含衰減含衰減) )檔數(shù)的設(shè)定檔數(shù)的設(shè)定和確定切確定

8、切換檔的準(zhǔn)則換檔的準(zhǔn)則，這些都依具體問題而定。2.5 自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程圖14-9 自適應(yīng)量程電路 隨著現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)向高頻高頻、高速高速、高靈敏度高靈敏度、高安高安裝密度裝密度、高集成度高集成度、高可靠性高可靠性方面發(fā)展，電磁兼容性作為智能傳感器的性能指標(biāo)，受到越來越多的重視。 要求傳感器在同一時(shí)空環(huán)境的其它電子設(shè)備相互兼容，既不受電磁干擾的影響不受電磁干擾的影響，也不會對其它電子設(shè)備產(chǎn)生影響不會對其它電子設(shè)備產(chǎn)生影響。 一般來說，抑制傳感器電磁干擾可以從以下幾個(gè)方面考慮： 一是削弱和減少噪聲信號的能量； 二是破壞干擾的路徑； 三是提高線路本身的抗干擾能力。2.6 電磁兼

9、容性電磁兼容性 智能傳感器標(biāo)志之一是具有數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信接口數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信接口，能與計(jì)算機(jī)直接或接口總線相連，相互交換信息。 結(jié)合到智能傳感器總線技術(shù)的實(shí)際狀況以及逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的趨勢，本節(jié)按基于典型芯片級的總線芯片級的總線、USBUSB總線總線和IEEE1451IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)來敘述智能傳感器總線標(biāo)準(zhǔn)。三、三、 智能傳感器系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn) 1-Wire總線簡介 1-Wire總線采用一種特殊的總線協(xié)議，通過單條單條連接線解決了控制、通信和供電，具備電子標(biāo)識、傳感器、控制和存儲等多種功能器件，提供傳統(tǒng)的IC 封裝、超小型CS

10、P（芯片級封裝）、不銹鋼鎧裝iButtons等新型封裝。 具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、節(jié)省I/O資源、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于單個(gè)主機(jī)系統(tǒng)控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備，在分布式低速測控系統(tǒng)（約100kbit/s100kbit/s 以下的速率）中有著廣泛應(yīng)用。3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線 1-Wire總線硬件結(jié)構(gòu)3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線序列號接收發(fā)射電源單總線電源地微處理器TxVcc1-Wire總線5ARxTx MOSFET1-Wire端口Rx4.7k100圖14-10 硬件結(jié)構(gòu) 圖14-11 內(nèi)部等效電路 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線

11、 基于1-Wire總線的DS18B20DS18B20型智能溫度傳感器DS18B20是原美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，產(chǎn)品除具備一般單總線器件的特點(diǎn)以外，還具有如下的應(yīng)用特征：1、供電電壓擴(kuò)大為3.05.5V；2、3引腳PR-35封裝或8引腳SOIC封裝；3、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫；4、測溫范圍在-55125之間，測溫不確定度可達(dá)0.5；5、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可從912bit選擇；6、用戶可自設(shè)定非易失性的溫度報(bào)警上下限值；7、具有電源反接的保護(hù)電路。 基于1-Wire總線的DS18B20DS18B20型智能溫度傳感器3.1

12、 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-13 DS18B20的內(nèi)部框圖 圖13-14 DS18B20測溫原理框圖 I2C總線簡介 I2C（Inter-Integrated Circuit）總線是Philips公司20世紀(jì)80年代推出的一種用于IC器件之間的二線制串行擴(kuò)二線制串行擴(kuò)展總線展總線，它可以有效地解決數(shù)字電路設(shè)計(jì)過程中所涉及到的許多接口問題。 I2C總線的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：簡化硬件設(shè)計(jì)，總線只需要兩根線器件地址的唯一性允許有多個(gè)主I2C器件多種通信速率模式節(jié)點(diǎn)可帶電接入或撤出（熱插拔熱插拔）3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線 I2C總線的電氣結(jié)構(gòu) I2

13、C總線接口內(nèi)部為雙向傳輸電路雙向傳輸電路，如圖13-16所示?？偩€端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)開漏結(jié)構(gòu)。 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-16 總線的電氣結(jié)構(gòu)圖 基于I2C 接口的集成數(shù)字溫度傳感器LM75A 介紹一種具有 I2C 接口的集成數(shù)字溫度傳感器LM75A，它既可以作為溫度測量裝置溫度測量裝置使用，還可以作為溫度控制裝置溫度控制裝置使用。 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-18 LM75A數(shù)字溫度傳感器的功能框圖 SMBus總線簡介 SMBus（System Management Bus）最早由Intel公司于1995年發(fā)布，它以Philips公司

14、的I I2 2C C總線為基礎(chǔ)總線為基礎(chǔ)，面向于不同系統(tǒng)組成芯片與系統(tǒng)其他部分間的通訊，與I2C類似。 隨著其標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善與更新，SMBus已經(jīng)廣泛應(yīng)用于IT產(chǎn)品之中，另外在智能儀器智能儀器、儀表儀表和工業(yè)測控工業(yè)測控領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線 SMBus總線拓?fù)鋱D 圖14-20所示為典型的SMBus總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括5V直流電源、上拉電阻RP、由器件1（總線供電）和器件2（自供電）；數(shù)據(jù)線SMBDAT和時(shí)鐘線SMBCLK（均為雙向通信線雙向通信線）。 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-20SMBus拓?fù)鋱D 基于SMBu

15、s總線的多通道智能溫度傳感器MAX6697MAX6697 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線MAX6697MAX6697的性能特點(diǎn)包括：的性能特點(diǎn)包括：1 1、精確測量多點(diǎn)溫度、精確測量多點(diǎn)溫度2 2、使用方式靈活、使用方式靈活3 3、功能多、功能多4 4、低功耗、低功耗 基于SMBus總線的多通道智能溫度傳感器MAX6697MAX6697 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-21 MAX6697的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 基于SMBus總線的多通道智能溫度傳感器MAX6697 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-22 MAX6697的典型應(yīng)用電路圖

16、SPI總線簡介 SPI（Serial Peripheral Interface）總線是Motorola公司推出的一種同步串行外設(shè)接口技術(shù)。SPI接口主要應(yīng)用于CPUCPU和各種外圍器件之間進(jìn)行通訊和各種外圍器件之間進(jìn)行通訊。SPI總線的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：高效的、全雙工全雙工、同步的通信總線；簡單易用：只需要占用四根線四根線，節(jié)約管腳，為PCB布局節(jié)省了空間；可同時(shí)發(fā)出、接收串行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)；可當(dāng)作主機(jī)或從機(jī)工作，頻率可編程；具有寫沖突保護(hù)、總線競爭保護(hù)等功能。3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線 SPI總線的連接結(jié)構(gòu) SPI總線可以同時(shí)發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)

17、。它只需四條線四條線就可以完成MCU與各種外圍器件的通訊，這四條線是：串行時(shí)鐘線（CSK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線（MISO）、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線（MOSI）、低電平有效從機(jī)選擇線 。 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-23 SPI總線連接結(jié)構(gòu)圖 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線 基于SPI總線的智能溫度傳感器LM74LM74 LM74是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的基于SPI總線接口的智能溫度傳感器。它的特點(diǎn)：1、內(nèi)含溫度傳感器和13位A/D轉(zhuǎn)換器，測溫范圍是-55125，在-1065范圍內(nèi)的測溫精度為2.25分辨率可達(dá)0.0625，溫度/數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換時(shí)

18、間為310 A ；2、有連續(xù)轉(zhuǎn)換模式和待機(jī)模式；3、電源電壓范圍是3.05.5V，正常工作電流約為310A，待機(jī)電流僅為7 A. 基于SPI總線的智能溫度傳感器LM74LM74 3.1 基于典型芯片級的總線基于典型芯片級的總線圖14-25 LM74的內(nèi)部電路框圖 圖14-26 LM74與68HC11構(gòu)成的典型電路 USB是通用串行總線（Universal Serial Bus）的英文縮寫。它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用于PC領(lǐng)域的新型總線技術(shù)。先后已經(jīng)制訂了USB1.0USB1.0、USB1.1USB1.1和USB 2.0USB 2.0等規(guī)范，USB 3.0USB 3.0規(guī)范的技術(shù)樣本也已經(jīng)

19、公布。USB總線如下的特點(diǎn)：速度快連接簡單快捷 無須外接電源和低功耗支持多連接 良好的兼容性 3.2 USB總線總線 USB的物理接口和電氣特性 USB(2.0以下版本)的電氣接口由4 4條線條線構(gòu)成，用以傳送信號和提供電源，如圖14-27所示。3.2 USB總線總線圖14-27 USB電纜USB主機(jī)或根集線器對設(shè)備提供的對地電源電壓為4.75-5.25V4.75-5.25V，設(shè)備能吸入的最大電流值為500mA500mA。USB設(shè)備的電源供給有自給方式（設(shè)備自帶電源）和總線供給兩種方式。 USB的系統(tǒng)組成和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.2 USB總線總線圖14-28 USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖USB主機(jī)有以下功能：管

20、理USB系統(tǒng)；每毫秒產(chǎn)生一幀數(shù)據(jù)；發(fā)送配置請求對USB設(shè)備進(jìn)行配置操作；對總線上的錯(cuò)誤進(jìn)行管理和恢復(fù)。USB外設(shè)在一個(gè)USB系統(tǒng)中，USB外設(shè)和集線器總數(shù)不能超過127127個(gè)個(gè)。集線器用于設(shè)備擴(kuò)展連接，所有USB外設(shè)都連接在USB Hub的端口上。USB的傳輸方式 針對設(shè)備對系統(tǒng)資源需求的不同, 在USB規(guī)范中規(guī)定了4 4種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式：等時(shí)傳輸方式中斷傳輸方式控制傳輸方式批傳輸方式 在這些數(shù)據(jù)傳輸方式中，除等時(shí)傳輸方式外，其他3種方式在數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，都會試圖重新發(fā)送數(shù)據(jù)以保證其準(zhǔn)確性。3.2 USB總線總線USB交換的包格式 USB的信息傳輸以事務(wù)處理的形式

21、進(jìn)行，每個(gè)事務(wù)處理由標(biāo)記包標(biāo)記包、數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包、握手包握手包3個(gè)信息包（Packed）組成。其格式如下：3.2 USB總線總線標(biāo)記包數(shù)據(jù)包握手包以數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)字段為例，其格式如下：（MSB）（LSB） （MSB）（LSB）D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0字節(jié)N-1字節(jié)N字節(jié)N+1USB系統(tǒng)軟件組成 USB系統(tǒng)軟件由主控制器驅(qū)動(dòng)程序主控制器驅(qū)動(dòng)程序（Universal Host Controller Driver, UHCD）、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（USB Device Driver，USBDD）和USBUSB芯片驅(qū)動(dòng)程序芯片驅(qū)動(dòng)程序（USB Driver, USBD）組成。 US

22、B是使用標(biāo)準(zhǔn)Windows系統(tǒng)USB類驅(qū)動(dòng)程序訪問USB類驅(qū)動(dòng)程序接口。USBD.sysUSBD.sys是Windows系統(tǒng)中的USB類驅(qū)動(dòng)程序，它使用UHCD.sysUHCD.sys來訪問通用的主控制器接口設(shè)備，或者使用OpenHCI.sysOpenHCI.sys訪問開放式主控制器接口設(shè)備；USBHUB.sysUSBHUB.sys為根集線器和外部集線器的USB驅(qū)動(dòng)程序。3.2 USB總線總線 USB智能傳感器 2005年日本歐姆龍公司推出帶USB接口的激光型及電渦流型激光型及電渦流型兩種系列的傳感器，多個(gè)傳感器可以共用一個(gè)USB接口。 2006年4月日本山形大學(xué)展示出新研制的“USBUSB轉(zhuǎn)

23、換器轉(zhuǎn)換器”，使用該裝置，可將顯示物質(zhì)酸、堿性程度的“氫離子濃度(pH)”等測量傳感器與USB接口連接起來。 日本Thanko公司2006年推出一款USBUSB皮膚傳感器皮膚傳感器，通過USB線與PC相連，用戶可以用它查看悄然爬上額頭的第一條細(xì)紋，或者檢驗(yàn)去頭屑香波是否真的有效。 2007年安捷倫也推出Agilent U2000 系列基于USBUSB的功率傳感器的功率傳感器。3.2 USB總線總線 智能傳感器發(fā)展非常迅速，不同類型的智能傳感器陸續(xù)推出。美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所NISTNIST和IEEEIEEE儀器與測量儀器與測量協(xié)會的傳感技術(shù)委員會協(xié)會的傳感技術(shù)委員會聯(lián)合組

24、織制定了IEEE1451傳感器與執(zhí)行器的智能變換器接口標(biāo)準(zhǔn)的系列標(biāo)準(zhǔn)，成為當(dāng)前智能傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。IEEE 1451的特點(diǎn)在于：基于傳感器軟件應(yīng)用層的可移植性；基于傳感器應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性；傳感器的互換性( 即插即用即插即用)。3.3 IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn) IEEE1451概況 IEEE1451系列標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)獲取、分布式傳感與控制提升到了一個(gè)更高的層面，并為建立開放式系統(tǒng)鋪平了道路。它通過一系列技術(shù)手段把傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分隔開來，這其中包括傳感器自識別、自配置、遠(yuǎn)程自標(biāo)定、長期自身自識別、自配置、遠(yuǎn)程自標(biāo)定、長期自身文檔維護(hù)、簡化傳感器升級維護(hù)以

25、及增加系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的可靠文檔維護(hù)、簡化傳感器升級維護(hù)以及增加系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的可靠性性等。 為了盡可能使智能功能接近實(shí)際測量和控制點(diǎn)，IEEE 1451將功能劃分成網(wǎng)絡(luò)適配處理器模塊網(wǎng)絡(luò)適配處理器模塊(Network Capable Network Capable Application ProcessorApplication Processor，NCAPNCAP)和智能變換器接口模塊智能變換器接口模塊(Smart Smart Transducer Interface Module, STIMTransducer Interface Module, STIM )兩個(gè)模塊。 3.3 IEEE1451智

26、能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)3.3 IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)圖14-29 IEEE1451定義的智能傳感器功能模型 圖14-30 分為STIM及NCAP的智能傳感器模型 14.3.3 IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn) 從表13-2中可以看出，目前IEEE1451變換器接口包括點(diǎn)對點(diǎn)接口點(diǎn)對點(diǎn)接口UART/RS-232/RS-422/RS-485/(IEEE P1451.2子標(biāo)準(zhǔn))、多點(diǎn)分多點(diǎn)分布式接口布式接口（IEEE 1451.3子標(biāo)準(zhǔn)、家庭電話線聯(lián)盟通信協(xié)議）、數(shù)字和模數(shù)字和模擬信號混合模式接口擬信號混合模式接口（IEEE1451.4子

27、標(biāo)準(zhǔn)，1-wire通信協(xié)議）、藍(lán)牙藍(lán)牙/802.11/802.15.4/802.11/802.15.4無線接口無線接口（IEEE 1451.5子標(biāo)準(zhǔn)），CANCAN總線使用的總線使用的接口接口（IEEE P1451.6子標(biāo)準(zhǔn)，用于本質(zhì)安全系統(tǒng)CANopen協(xié)議）、USBUSB接口接口（IEEE P1451.7子標(biāo)準(zhǔn)，RFID系統(tǒng)通信協(xié)議）。3.3 IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)3.3 IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)圖14-31 IEEE1451系列標(biāo)準(zhǔn)工作關(guān)系圖 隨著微機(jī)械電子、人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，智能傳感器的“智能智能”含義不斷深化，許多智能傳感新模式陸續(xù)出現(xiàn)。這里介紹近年智能傳感器其中兩個(gè)研究熱點(diǎn)嵌入式智能傳感器嵌入式智能傳感器和陣陣列式智能傳感器列式智能傳感器。四、四、智能傳感器技術(shù)新發(fā)展智能傳感器技術(shù)新發(fā)展 嵌入式智能傳感器一般是指應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、智能理論智能理論和傳感傳感器技術(shù)器技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)傳輸功能網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，并且集成了多樣化外圍功能多樣化外圍功能的新型傳感器系統(tǒng)。經(jīng)典智能傳感器一般是使用單片機(jī)再加上控制規(guī)則進(jìn)行工作的，較少涉及智能理論（人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)