基于8051内核的传感器系统研究与验证

发布时间：2023-02-19 17:32

　　近年来,人工智能技术和物联网发展越来越迅猛,而作为人工智能技术的基础和物联网最重要的数据接入口,传感器也越来越受到国家和行业的重视。为了满足人工智能技术和物联网的需要,传感器逐渐从过去单一化渐渐向集成化,微型化,智能化发展。微处理器带来的数字化革命,也对传统传感器造成冲击,因此研究集成了微处理器的智能传感器系统具有重要意义。本文首先阐述了智能传感器的研究背景和国内外发展现状,然后对传感器的基本特性进行了介绍,分析了集成微处理器的智能传感器的优点。以一款压力传感器为例,针对传感器输出受温度影响的特性,设计了一种二段式拟合校准算法,用于后期集成了微处理器的传感器系统的验证,实现其智能化的自校准。之后以MC8051内核为基础,考虑实际情况作出改进,采用外接EEPROM(程序存储器)的方法设计完成一款微处理器,并基于UVM方法学搭建了验证平台进行验证。另外,对完成的8051微处理器做Modelsim仿真,并在FPGA上实现简单功能性验证。针对一款温度传感器和一款压力传感器,以FPGA为基础完成微处理器和传感器的结合,分别搭建传感器系统。最后在SMIC0.18μm CMOS工艺下,对所设计改进的...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 智能传感器国内外发展现状
        1.2.2 验证方法国内外研究现状
    1.3 研究的内容成果和创新性
    1.4 论文组织结构
第二章 传感器的基本原理和校准算法设计
    2.1 传感器的基本概念
    2.2 传感器的温度特性
        2.2.1 零点漂移
        2.2.2 灵敏度漂移
        2.2.3 非线性误差
    2.3 智能传感器
    2.4 校准算法设计与MATLAB实现
        2.4.1 校准算法模型的基本原理
            2.4.1.1 最小二乘法多项式拟合
            2.4.1.2 牛顿插值原理
            2.4.1.3 三次样条插值
            2.4.1.4 校准算法模型构建
    2.5 本章小结
第三章 8051微处理器设计及UVM验证
    3.1 8051MCU发展历程
    3.2 8051内核架构
    3.3 ROM芯片选型
    3.4 微处理器MCU搭建
    3.5 微处理器指令集
    3.6 UVM验证
        3.6.1 System Verilog语言与UVM方法学
        3.6.2 UVM标准类库
        3.6.3 Phase机制
        3.6.4 TLM通信机制
        3.6.5 UVM验证平台的搭建
        3.6.6 仿真验证与结果
    3.7 本章小结
第四章 传感器系统的研究与验证
    4.1 微处理器功能和时序仿真
    4.2 微处理器的FPGA板级验证
    4.3 DS18b20温度传感器系统研究
    4.4 压力传感器自校准系统实现与数据分析
    4.5 本章小结
第五章 8051微处理器的逻辑综合与版图生成
    5.1 RAM IP核生成
    5.2 逻辑综合
    5.3 后端版图生成
        5.3.1 布图布局
            5.3.1.1 I/O摆放以及标准单元放置
            5.3.1.2 电源规划
        5.3.2 时钟树综合
        5.3.3 布线
        5.3.4 数据输出
        5.3.5 流片
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3746655