微壓力傳感器接口電路設(shè)計(jì)

摘要：完成了微壓力傳感器接口電路設(shè)計(jì)。采用惠斯通電橋?yàn)V出微壓力傳感器輸出的模擬變量，然后用INA118放大器將此信號(hào)放大，用7715A/D 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字量經(jīng)單片機(jī)處理，最后由LCD 將其顯示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源為電橋電路供電。既能保證檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，也能提高測(cè)量精度。

微壓力傳感器信號(hào)是控制器的前端，它在測(cè)試或控制系統(tǒng)中處于首位，對(duì)微壓力傳感器獲取的信號(hào)能否進(jìn)行準(zhǔn)確地提取、處理是衡量一個(gè)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。后續(xù)接口電路主要指信號(hào)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路，即能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。由于用集成電路工藝制造出的壓力傳感器往往存在：零點(diǎn)輸出和零點(diǎn)溫漂，靈敏度溫漂，輸出信號(hào)非線性，輸出信號(hào)幅值低或不標(biāo)準(zhǔn)化等問題。本文的研究工作，主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）介紹微壓力傳感器接口電路總體方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的組成和工作原理。

（2）系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，介紹主要硬件的選型及接口電路，包括A/D 轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)接口電路、1602顯示電路。

（3）對(duì)系統(tǒng)采用的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并簡(jiǎn)要闡述主要流程圖，包括主程序、A/D 轉(zhuǎn)換程序、1602顯示程序。

1 電阻應(yīng)變式壓力傳感器工作原理

電阻應(yīng)變式壓力傳感器是由電阻應(yīng)變片組成的測(cè)量電路和彈性敏感元件組合起來(lái)的傳感器。當(dāng)彈性敏感元件受到壓力作用時(shí)，將產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在表面的電阻應(yīng)變片也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，表現(xiàn)為電阻值的變化。這樣彈性體的變形轉(zhuǎn)化為電阻應(yīng)變片阻值的變化。把4 個(gè)電阻應(yīng)變片按照橋路方式連接，兩輸入端施加一定的電壓值，兩輸出端輸出的共模電壓隨著橋路上電阻阻值的變化增加或者減小。一般這種變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系具有近似線性的關(guān)系。找到壓力變化和輸出共模電壓變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以通過(guò)測(cè)量共模電壓得到壓力值。

當(dāng)有壓力時(shí)各橋臂的電阻狀態(tài)都將改變，電橋的電壓輸出會(huì)有變化。

式（4）為電橋轉(zhuǎn)換原理的一般形式。ΔU 為電橋輸出電壓。作為全等臂電橋， ΔR1 = ΔR2 = ΔR 3= ΔR4 ，式（4）變?yōu)?Delta;U =UKε 。