[发明专利]一种通用型传感器信号处理系统

说明书

技术领域    

    本发明涉及电子技术领域，具体为一种用于多种类型的传感器输出信号处理的信号处理系统。

背景技术   

随着近代工业、半导体技术、微系统技术、通信技术、计算机技术的飞速发展，作为获取物理世界信息的工具，传感器技术已成为科学研究的一个重点领域。电信号传感器根据输出的不同，可分为安培型传感器和伏特型传感器，对应输出为电流信号和电压信号，传感器检测系统采集传感器输出的电流信号或电压信号，经模拟处理和数字处理后形成检测指标的定性和定量显示。

近年来，得益于半导体集成制造工艺和MEMS微机械技术的迅猛发展，传感器检测系统朝着微小型化的方向发展，便携式设计越来越多地应用于环境检测设备、医疗监测设备当中。在保证测量精度的前提下，如何选择合适的各功能模块器件、数字信号处理方法消除噪声干扰及减小面积实现微型化等方面成为重点研究方向。

传统的传感器检测系统采用基于工业标准接口的模块化系统或大型设备实现，其体积大、便携性差的特点限制了其应用范围。

发明内容    

本发明的目的是提供一种体积小、安全性能好、便携性强的通用型传感器信号处理系统，该系统有利于实现传感器检测系统的小型化。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：一种通用型传感器信号处理系统，包括： 

传感器接口单元，用于将传感器输出的电流或电压信号进行初步处理和放大；

寄存器控制单元，其存储来自数据处理单元的控制信号，根据传感器类型及传感器输出信号范围为传感器接口芯片配置不同的参数；

数据传输接口，其作为系统内各模块间的标准通信接口，将数字信号处理单元为传感器接口芯片配置的数据传输给寄存器控制单元、传输传感器接口芯片的检测处理数据到数字信号处理单元、并将数据发送单元的数据传输给数据接收单元；

数字信号处理单元，其接收传感器接口芯片的检测处理数据，完成数字信号算法，将处理结果存储并传输至数据发送单元；

数据发送单元，将数字信号处理单元的处理结果发送给数据接收单元；

数据接收单元，存储来自数据发送单元的数据，缓冲等待图形及数据显示单元读取；

显示单元，读取数据接收单元缓冲的数据，进行检测结果的图形描绘及进行图形和数据显示；

电源及电源管理单元，为系统内各单元供电。

    优选的，所述传感器接口单元包括跨阻放大器、积分器、可编程增益放大器、模数转换器，所述传感器输出的电流信号分别输入跨阻放大器和积分器处理后输出至可编程增益放大器放大，再经模数转换器转换后输出。

    更优选的，所述传感器接口单元还包括电压电流转换器，若传感器输出电压信号则先经电压电流转换器转换成电流信号后再分别传输至跨阻放大器和积分器，处理后输出至可编程增益放大器放大，最后经模数转换器转换后输出。

    更优选的，传感器接口单元中积分器后设置采样保持器，传感器电流信号经积分器处理后经采样保持器输出给可编程增益放大器。

更优选的，所述传感器单元集成于一芯片中。

    优选的，所述数据发送单元和数据接收单元均包括无线收发器，所述通用型传感器信号处理系统之间可远程相互传输数据，实现互校准功能。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

（1）所述通用型传感器信号处理系统由传感器接口芯片接收来自传感器输出的电流或电压信号，改变以往采用多个独立元件搭建的传感器接口电路的方法，实现模拟信号经放大、调整、最后转换为数字信号，大大减小了接口电路的面积与功耗，并提高了测量精度；

（2）本发明中数字信号处理单元可控制传感器芯片根据所接入的传感器类型不同以及输出信号范围及灵敏度不同，对其内部的跨阻放大器跨阻值的大小、电容积分器积分时间的长短与积分电容的大小、可编程增益放大器增益的大小进行相应的配置，实现各类传感器通用；

（3）所述系统中数据发送单元与数据接收单元在单个系统内通信，速度快，功耗低；还可支持多个系统之间通信，具有多个系统互校准功能，并可形成用户网络，实现检测信息共享。

（4）数据传输接口是标准协议的I²C总线，只有时钟线和数据线两位，通过对设定地址的寄存器进行读写操作，有效减少因传输数据线较多而引起的面积较大、寄生电容较大等缺点。

附图说明