最新的PROTEUS电子教学软件简介及应用实例

第一篇：最新的PROTEUS电子教学软件简介及应用实例

最新的PROTEUS电子教学软件简介及应用实例 眉山计算机学校（原洪雅职高）牟继德供稿

（教育技术的现代化和信息化给教育带来了机遇与挑战，特别是对教师的专业知识、能力结构和所采取的教学手段提出了新的要求。随着信息技术的不断发展，信息技术作为辅助教学和科研工作的工具已必不可少。面对教育技术现代化和信息化的挑战，要求教师们重新学习、不断学习，是新形式下教育教学发展的需要，也是教师个人生存能力的提高和进一步发展的需要，老师们要有开放的心态、敢于实践的勇气，在教育技术的现代化和信息化引领下，做一名合格的当代教师。------眉山市教科所 刘海英）

1、Proteus软件简介

Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。

一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。

2、基本操作步骤

A．打开PROTEUS 操作界面。

B．选择“P”，从元件库中提取需要的元器件（选中双击），选择完点OK。

C．在编辑区画电路图,修改元件参数。

D．进行电路仿真。

E．保存文件。

3、电工基础实例----欧姆定律

分析：电源E=12V，r=2Ω，R1=10Ω

R2=12Ω。

I=E/（R1+R2+r）=12/(10+12+2)=0.5A

路端电压：U=E-I×r=12-0.5×2=11V

U1=I×R1=0.5×10=5V

U2=I×R2=0.5×12=6V

U=V1+V2=11V

U=I×(R1+R2)=11V

电源内部压降：U＇=I×r=0.5×2=1V

从仿真看的确如此。

4、模拟电路实例---基本放大电路

A、电路图：

B、分析：

输入信号vi为1mv，5KHZ的正弦波，调节RV1使三极管工作在放大状态。

（1）、用模拟图表观察Vi，Vo的波形。

（2）用示波器仿真的波形

还可以调节RV1使三极管工作在饱和、截止状态，观察输出V0波形的变化，也可用直流电压表测量三极管的两个PN结的电压。

5、数字电路实例------或非门电路

按真值表调节输入A、B的逻辑电平直接观察输出Q的逻辑电平。

6、单片机实例-------流水灯（1）、程序设计。；-------； 流水灯实例

；功能：点亮发光二极管LED并闪烁 ；--------ORG 0000H ；伪指令，指定程序从0000H开始存放 LJMP MAIN ；跳转指令，程序跳转到MAIN处 ORG 0100H ；伪指令，指定程序从0100H开始存放 MAIN: MOV SP,#60H ；给堆栈指针赋初值

MOV P0,#0FFH ；给P0赋初值0FFH，即11111111，LED全灭

；以下为查表程序

MOV DPTR,#LED_TABLE LIGHT: MOV R3,#42 LOOP: MOV A,#42 SUBB A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ；输出显示 LCALL DELAY ；调延时子程序 DJNZ R3,LOOP SJMP LIGHT ；跳转，程序继续 ；延时子程序 DELAY: MOV R7,#10H DELAY0: MOV R6,#7FH DELAY1: MOV R5,#7FH DJNZ R5,$ DJNZ R6,DELAY1 DJNZ R7,DELAY0 RET ；表格数据 LED_TABLE: DB 0FFH ；全部熄灭

DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH 次逐个点亮

DB 0FEH,0FCH,0F8H,0F0H,0E0H,0C0H,080H,000H ；依；依次逐个叠加

DB 080H,0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH,0FFH ；依次逐个递减

DB 07EH,0BDH,0DBH,0E7H,0E7H,0DBH,0BDH,07EH ；两边靠拢后分开

DB 07EH,03CH,018H,000H,000H,018H,03CH,07EH 两边叠加后递减

DB 000H ；全部点亮

END ；结束

（2）、电路图

单片机：TA89C51或TA89C52，晶振12KHZ

；从（3）、进行程序编译嵌入后仿真，效果良好。（4）、还可进行PCB板的设计。

7、综合实验设计

A、串联型晶体管稳压电路。

可以仿真：（1）半波整流。（2）桥式整流。（3）滤波电路。（4）稳压原理。（5）故障演示。B、时序逻辑电路。

74LS196：计数器（8421BCD码），74LS47：7段译码器，4011：与非门，8421BCD码显示器，共阳显示器。

8、使用Proteus软件的好处。

A、培养学习者实验设计能力，并降低科研投入，不担心烧坏设备和元器件。B、支持创新性设计。C、培养团队合作能力。

D、提高实验质量，扩展学习者的思路和提高学习者的学习兴趣。

第二篇：浅析Proteus软件在电工电子教学中的应用

浅析Proteus软件在电工电子教学中的应用

【摘 要】虚拟仿真实验平台很好地解决了到实验室做实验经常会碰到的各种参数不易控制、元件的调换不方便等这些难题。Proteus是目前较为先进和成熟的仿真实验工具，将Proteus软件应用于仿真教学中，能使教学变得形象、直观，把不可视的电子运动转为实际效果，引起学生的学习热情与兴趣，能取得较好的教学效果。

【关键词】Proteus 电工电子 仿真

传统电类课程的教学方法是到实验室做实验，如使用信号发生器、示波器等电子仪器来进行验证。将Proteus软件应用于仿真教学中，能使教学变得形象、直观，把不可视的电子运动转为实际效果，引起学生的学习热情与兴趣。以下举三个例子来说明该软件在一般电类教学中的应用。

1.Proteus在电工基础类教学中的应用

对初学电工的同学来说，电流方向与电位高低关系很难明白，采用软件的交互仿真功能，就能很直观的观察到电流的流向和电位的关系，如图1（a）（b）所示：

（a）图中，交流电为正半周（红点所处位置），上方为高电位（红色），下方为低电位（蓝色），电流从高电位点通过灯泡流到低电位点；再由低电位点通过电源流向高电位点。

（b）图中，交流电为负半周，下方为高电位（红色），上方为低电位（蓝色），电流从高电位点通过灯泡流到低电位点；再由低电位点通过电源流向高电位点。

使用交互仿真功能，还能观察电动机的转动、听到扬声器发出的声音等。其优点是高低电位用不同颜色的导线表示，能观察电流的流向，用电流电压探针动态显示电流电压值，让抽象的概念变得形象具体。

2.Proteus在门电路功能教学中的应用

在数字电路中，门电路的概念和难点比较集中，如果学生没有学会，这门课基本上也学不会。在Proteus软件中调出任意门电路，每个引脚用有色小方块显示其状态：蓝色表示低电平，红色表示高电平，灰色表示浮空，黄色表示冲突。改变A、B输入状态，Q马上有输出结果，明了直观，学生能很快接受和理解异或门电路的功能。

如以下图2（a）（b）所示：为门电路输入输出仿真电路。

图中左边的为逻辑状态输入，只要单击左键或改变箭头，就可以改变输入状态；右边为逻辑探针，根据门电路功能，指示输出状态值。同时，在器件的输入输出端口，用红、蓝点表示电位高低。

采用逻辑状态输入其特点是数据输入简单，无需接其他电源、元件，电路简洁，易于理解。

3.Proteus仿真显示译码器功能教学

七段数码管是较为常用的显示器，但七段数码管要显示，必须由驱动器驱动。CD4511是常用的输出高电平有效的七段显示译码器。如果教学仅仅只是讲解其功能，学生大部分听不懂，也不会使用。采用Proteus仿真教学，变难为易。在Proteus中绘出正确电路图，运行仿真，使CD4511的3号脚LT=0，数码管显示8，说明LT=O，其输出abcdefg=l11111，使七段显示器全亮，用来观测七段显示器是否正常。使能级别最高。使CD4511的3号脚LT=1，4号脚BI=0，其输出abcdefg都为0，即七段显示器完全不亮，4号脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成宇型的系乱。

结束语：上述几个列子，仅仅只是Proteus软件强大功能应用的一小部分。但可以看出Proteus的仿真教学，可以很好地将理论与实践相结合，有利于增强学生的感性认识，培养学生的学习兴趣（学生不怕触电，不用担心损坏元器件等），也部分解决了学校因实训场所不足而不能正常教学的问题。当然，仿真手段也不是万能的，在实际教学过程中，仿真手段还必须配合一定的实际动手操作实验，才能从根本上增强学生的实际应用能力，真正培养出符合社会需求的高技能人才。

【参考文献】

[1]周润景，张丽娜.Proteus入门实用教程.2007.[2]陆静霞.任务驱动教学法的探索与实践.2006.

第三篇：Proteus在电子实践教学课程中应用的研究论文

[摘要]本文介绍了PROTEUS软件在实践教学中的重要作用，阐述了该仿真软件的优势，通过实例说明虚拟仿真在电子设计方面的应用。

[关键词]Proteus 软件 仿真 实践教学

一、前言

伴随着计算机技术的迅猛发展虚拟仿真实验室应运而生，将计算机仿真技术引入电子线路课程设计教学之中，是对传统实践教学和电子电路设计的重大突破。先在计算机上进行虚拟设计、仿真，然后将结果应用到实际电路之中，既降低了设计成本，又缩短了整个设计的周期，从而提高了效率。作为传统实验的重要补充，虚拟实验丰富了实践性教学的手段，有利于现代实验教学观念的更新。例如，对于嵌入式系统开发的爱好者而言，往往没有足够的资金购买昂贵的开发板来进行开发，这时可以选择通过软件仿真来学习嵌入式系统开发。Proteus 是目前最好的能够虚拟嵌入式系统开发中常用的处理器和外围器件的EDA 工具。另外，仿真技术在电子线路课程设计中的应用提高了学生综合分析电路的能力和开发设计的能力，为今后更高层次的设计和实践打下基础。

二、PROTEUS 软件简介

PROTEUS软件由Labcenter公司开发，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能，是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。微控制器系统相关的仿真需建立编译和调试环境，可选择Keil C51uVision2 软件。该软件支持众多不同公司的芯片，集编辑、编译和程序仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计。它的界面友好易学，在调试程序、软件仿真方面有很强大的功能。

Proteus VSM的核心是ProSPICE，这是一个组合了SPICE3f5模拟仿真器核和基于快速事件驱动的数字仿真器的混合的仿真系统, SPICE 内核的使用使您能采用数目众多的供应厂商提供的SPICE 模型, 目前该软件包包含有约6500个模型。Proteus VSM包含大量的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪、函数发生器、数字信号波型发生器、时钟计数器、虚拟终端以及简单的电压计、电流计。此外仿真器能通过色点来显示每个管脚的状况，这点在单步调试I/O 码时绝对非常有用。

Proteus VSM最主要的特点是它能把微处理器软件作用在处理器上并和连接该微处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。微处理器模型和其它器件的模型一道驻留在原理设计中，它仿真执行目标码，就像在真正的单片机系统上。如果程序代码向一个外设口写, 电路中逻辑电平会相应变化，如果电路改变了微处理器管脚的状态，这些也可以在您的程序代码中看到，如同真实系统一样。

PROTEUS VSM FOR ARM/LPC2000 包含做PHILIPS 公司LPC2000 系列设计仿真所需的一切。支持ARM和THUMB 指令集。支持片上外设：GPIO, timers, RTC, UARTS, SPI, I2C, MAM,PLL, ADC and watchdog timer 等。支持VIC 中断子系统。在3G 的PC 环境下可以做10MIPS 的仿真。可以装载ELF/DWARF2 格式文件进行源码调试。可以利用IAR Embedded Workbench 和KeilUV3 与PROTEUS 进行联调。这个软件包包括: ISIS 原理图输入系统。PROSPICE 交互式仿真引擎。LPC2000 系列处理器模型。ARM7TDMI 和ARM7TDMI－S 内核模型。可以用高级图形仿真工具来做基于图表的仿真。由PROTEUS VSM仿真通过的设计可以直接导入到ARES 中进行PCB 设计。

三、PROTEUS 软件仿真的优势

采用Proteus 仿真软件进行虚拟实验, 具有比较明显的优势,如涉及到的电子元件丰富、实验内容全面、硬件投入少、实验过程中安全、损耗小、与工程实践最为接近等。

1．电子元件丰富，内容全面

Proteus软件提供了数千种元器件，它能实验的内容包括软件部分的汇编、C 等语言的调试过程,也包括硬件接口电路中的大部分类型。对同一类功能的接口电路, 可以采用不同的硬件来搭建完成, 可以扩展学生的思路和提高学生的学习兴趣。该软件可以加快电路系统开发的速度，节约开发成本，提高开发效率。

2．硬件投入少，经济优势明显

Proteus 所提供的元件库中, 大部分可以直接用于接口电路的搭建, 同时该软件所提供的仪表, 不管在质量还是数量上, 都是可靠和经济的。如果在实验教学中投入这样的真实的仪器仪表, 仅仪表的维护来讲, 其工作量也是比较大的。因此采用软件的方式进行教学, 其经济优势是比较明显的。

3．接近实践，提高解决实际工程问题的能力

采用仿真软件后, 学习的投入变得比较的小, 而实际工程问题的研究, 也可以先在软件环境中模拟通过, 再进行硬件的投入,这样处理, 不仅省时省力, 也可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费。最后将仿真调试成功的电路移植到一个具体的硬件电路中进行测试。将仿真软件和具体的工程实践如何结合起来, 利于对工程实践过程的了解和学习。

4．实验过程中安全，仪器多、损耗小

采用Proteus 仿真软件进行的实验教学,可以将大量教学信息直接地表现出来,节约大量昂贵的实验仪器费用,调动学生的学习积极性和主动性,为实践性教学设计过程带来了很大的灵活性,并且打破了空间和时间的限制,避免真实实验或操作所带来的各种危险,则不存在因操作不当而造成的元器件和仪器仪表的损毁, 也涉及到仪器仪表等工作时所造成的能源消耗的问题。

5．采用多媒体教学，丰富了实践性教学的手段

在教学上虚拟实验采用局域网多媒体教学，通过局域网实现教师机对学生机同步演示电路图并讲解其原理，学生根据电路原理图在虚拟实验系统提供的元件库中找到相应的虚拟元件。实验完成后将数据输入到电子实验报告系统中，自动生成实验报告，教师再通过主机将每位学生的实验报告收上来进而完成整个实验教学。

四、教学实例

1．在Proteus 软件平台中绘制原理图

Proteus 软件绘制原理图先从软件包的器件库里取出所需的元件符号并在绘图区布局好, 同时编辑好元件的参数, 接着进行连线, 添加必要的网络标号等步骤。

2．编写程序

(1)对于汇编语言，可直接在Proteus软件平台编写、编译程序，再把产生HEX 文件导入到AT89C51中。

(2)也可打开第三方软件Keil Vision3, 新建项目, 选择微处理芯片, 然后编写程序, 编译源程序。产生HEX 文件, 并选中Use Proteus VSM Simulator。该温控电路主要程序如下：

******************************************

DAT BIT P2.0;数据通信口

WDLSB DATA 30H;读出的温度低字节

WDMSB DATA 31H;读出的温度高字节

MAIN: MOV SP,#60H

MOV P2,#0FFH

MOV R2,#8

MOV R0,#40H;

OVER: MOV @R0,#00H;清显示缓冲

INC R0

DJNZ R2,OVER

MOV TMOD,#21H;T0=16B Counter,T1=8B autoload

MOV TH1,#0FDH;串口波特率9600@11.0592M

MOV TL1,#0FDH

MOV SCON,#50H;串口方式1: 8,N,1MOV PCON,#00H

MOV TH0,#LOW(65535-10000)

MOV TL0,#HIGH(65535-10000)

SETB EA

SETB ET0

SETB TR1

SETB TR0

LOOP: LCALL DSWD;调用读出DS18B20温度程序

SJMP LOOP;读出DS18B20温度程序

DSWD:

CLR EA

LCALL RSTSNR

JNB F0,KEND;如果没有应答，返回主程序

MOV R0,#0CCH

LCALL SEND_BYTE;跳过ROM匹配

MOV R0,#44H;发出温度转换命令

LCALL SEND_BYTE

SETB EA

MOV P1,#00001111B

MOV 48H,#1;延时75ms以上准备读

SS2: MOV 49H,#25

5SS1: MOV 4AH,#255

SS0: DJNZ 4AH,SS0

DJNZ 49H,SS1

DJNZ 48H,SS

2MOV P1,#11111100B

CLR EA

LCALL RSTSNR

JNB F0,KEND

MOV R0,#0CCH;跳过ROM匹配

LCALL SEND_BYTE

MOV R0,#0BEH;发出读温度命令

LCALL SEND_BYTE

LCALL READ_BYTE

MOV WDLSB,A

LCALL READ_BYTE

MOV WDMSB,A

LCALL TRANS12

KEND: SETB EA

RET

******************************************

3．电路的调试与仿真

对于汇编语言程序可直接在Proteus平台编译、仿真和调试程序，如果采用第三方软件Keil编程（C语言或汇编语言）可按照以下步骤进行仿真调试。

(1)打开Proteus 绘制电路图, 在AT89C51 中导入在Keil平台中编译出的HEX 文件,选中Use Remote Debug Monitor。

(2)在Keil 中选择调试,可顺序和单步运行程序, 调出Proteus ISIS 界面, 在Debug 菜单下选择Virtual Terminal, 打开虚拟终端, 在键盘上按键, 在虚拟终端窗口中就会显示相应的字符，调节虚拟的温度传感器（DS18B20）温度，就可在数码管中显示准确的温度值。

五、结束语

Proteus仿真与传统的实验教学相比,虚拟实验教学方法效率更高、互动性更好。传统实验是在实验箱进行，实验室提供的仪器和实验箱上提供的元件有限，只能完成一些常规实验。而在虚拟实验平台上提供了大量的虚拟仪器和电子元件供学生使用,这样就可以在虚拟实验教学过程中激发学生的创造性，这是传统实验教学无法比拟的。

参考文献：

[1]许文斌.proteus 软件在单片机系统仿真实验教学中的应用[J].商业经济，2006，(3).[2]代启化.proteus 在单片机电路系统设计中的应用[J].自动化与仪器仪表，2006，(6).[3]周润景，张丽娜.基于Proteus 的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京航空航天大学出版社，2006.5.

第四篇：统计软件及应用作业

x<-matrix(rnorm(60*8,0,1),60,8);

sigama<-matrix(rnorm(60,0,1),60,1);

beta<-matrix(c(3,1.5,0,0,2,0,0,0),8,1);

y<-x%*%beta+sigama;

Pfunction<-function(s,v){ p<-0

if(s<=v){p=v}

else if(s>v){if(3.7*v>s){p=(3.7*v-s)/2.7}

else if(3.7*v<=s){p=0} }

return(p)

}

Q<-rep(1,500)

for(j in 1:500){

h<-rep(0.01*j,8)

g<-c(10,5,8,0.2,1,1,0.5,7)

t<-c(1,1,1,1,1,1,1,1)

for(i in 1:8){t[i]<-(Pfunction(g[i],h[i]))/g[i]}m<-diag(t)

s<-c(0,0,0,0,0)

for(i in 1:5){w=x[-(1+12*(i-1)):-(12*i),]

v=y[-(1+12*(i-1)):-(12*i),]

k=x[(1+12*(i-1)):(12*i),]

l=y[(1+12*(i-1)):(12*i),]

n=length(v)

Beta=solve(t(w)%*%w+n*m)%*%t(w)%*%vs[i]=t(l-k%*%Beta)%*%(l-k%*%Beta)}

S<-sum(s)

Q[j]<-S

}

gamma<-0.01*(which.min(Q));print(gamma)

h<-rep(gamma,8)

i<-1

while(i<20){i<-i+1;

for(i in 1:8){t[i]<-(Pfunction(g[i],h[i]))/g[i]}m<-diag(t)

g<-solve(t(x)%*%x+60*m)%*%t(x)%*%yprint(g)}

第五篇：传感器设计及应用实例论文

压力传感器（压力变送器）的原理及应用

概 述：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用

1、应变片压力传感器原理与应用

力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。

在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU）显示或执行机构。

它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

电阻应变片的工作原理

金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m）

S——导体的截面积（cm2）

L——导体的长度（m）

我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。来源: http://tede.cn

2、陶瓷压力传感器原理及应用

抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。

陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度 >2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。

3、扩散硅压力传感器原理及应用

工作原理

被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。来源:www.xiexiebang.com

4、蓝宝石压力传感器原理与应用

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。

蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC以内），因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。

用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。

表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的幅度与被测压力成正比。

传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电信号输出（0-5，4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用，将被测压力转换为应变片形变，从而达到压力测量的目的。

5、压电压力传感器原理与应用

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。

压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。

BP01型压力传感器及其在便携式电子血压计中的应用

介绍了德利康公司的BP01型压力传感器的主要性能和参数给出了一个用BP01作传感器组成的便携式电子血压计的实际电路,并对该应用电路的工作原理进行了说明,同时给出了该便携式电子血压计电路的设计和调试方法。概述

BP01 型压力传感器是为监测血压而专门设计的,主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装,具有高线性、低噪声和外界应力小的特点;采用内部标定和温度补偿方式,从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性,在全量程范围内,精度为±1%,零点失调不大于±300μV。BP01的主要性能参数

BP01的内部等效电路和外形封装如图1所示;表1所列为BP01在电源电压Vs为5.0V、环境温度TA为25℃时的主要性能参数。

BP01的极限参数如下：

·最大工作电压：20VDC;

·最大耐压：1500 mmHg;

·工作温度范围：0～70℃;

·引脚焊接温度（最大值）：250℃（2～4秒）。基于BP01的电子血压计

3.1工作原理

用BP01构成的便携式电子血压计的原理电路如图2所示,它由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器（BP01）组成,该血压计的血压测量范围为0～200mmHg,分辨率为0.1mmHg,工作电源为一节9V迭层电池。现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下：

a.偏置电源电路

电源电路由带有内置参考电压的双运放LM10组成,A1构成同相放大器,A2构成跟随器,它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器BP01的偏置电压Vs,其Vs的值由下式决定：

Vs=Vref（1+R2/R3）

式中：Vref为LM10的内置参考电压。其值为200mV,将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V。

b.前置处理电路

前置处理电路由A3～A6四个运算放大器组成,其中A3构成失调偏置电路以对电路失调进行补偿;A5构成跟随器,用于对压力传感器BP01的输出信号进行隔离缓冲;A4、A6构成放大电路,其增益AV由下式决定：

AV=1+（R1/RT）

若忽略失调,前置处理电路的输出电压Vout为：

Vout=2（1+R1/RT）VIN

式中：VIN为压力传感器BP01的输出电压。

c.显示电路

显示电路选用三位半的显示驱动器。工作时,压力传感器BP01的输出经前置处理电路放大后,由显示驱动电路来驱动LCD,以读出测量的血压值。

3.2调试方法

a.零压输出调整

在零压输出时,调整失调电位器RP1,在血压计的显示值为000.0时,即可认为完成了零压输出调整。

b.前置电路增益的调整

压力传感器BP01的满量程输出与偏置电压有一定的关系,当5V偏置时,在200mmHg压力下的输出为10mV,其对应的显示驱动电路的输入为200mV,因此前置电路的增益AV为200mV/10mV,这样,利用前面Av的计算公式即可反推出增益电阻RT的值。

若选取电阻R1为10kΩ,则增益电阻RT应为1.1kΩ。调试时可先用电位器调整输出值,再用万用表测出该电位器的阻值,最后再换成固定电阻。

c.满量程调整

满量程调整时,先在显示电路的输入端加上200mV电压,然后调整电位器RP2,使其读数为199.9mmHg即可。

上调整完成之后,一般应多重复几次,以使显示值可靠地符合精度要求。

3.3元器件的选择

为保证测量精度,上述电路的外围元器件的选择也是一个不容忽视的重要环节。一般情况下,电位器RP1、RP2应选用1%精度的金属膜多圈电位器;电阻应选用1%精度的金属膜电阻器;电容一般选用聚脂薄膜或者云母电容。结束语

在使用压力传感器BP01和其它器件设计便携式电子血压计时,应注意的是：对于不同的偏置电压,其输出也不同,因而前置处理电路的增益应做相应的调整,以满足满量程的不同要求。