微壓力傳感連接器電路設計詳解

　　微壓力傳感器信號是控制器的前端，它在測試或控制系統(tǒng)中處于首位，對微壓力傳感器獲取的信號能否進行準確地提取、處理是衡量一個系統(tǒng)可靠性的關鍵因素。后續(xù)接口電路主要指信號調節(jié)和轉換電路，即能把傳感元件輸出的電信號轉換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號的電路。由于用集成電路工藝制造出的壓力傳感器往往存在：零點輸出和零點溫漂，靈敏度溫漂，輸出信號非線性，輸出信號幅值低或不標準化等問題。

　　電橋放大電路

　　由于所測出的微壓力傳感器兩端的電壓信號較弱，所以電壓在進行A/D 轉換之前必須經過放大電路的放大（見圖2）。INA118 由3 個運算放大器組成差分放大結構，內置輸入過壓保護，且可通過外置不同大小的電阻實現(xiàn)不同的增益（從1 到1 000），因而應用范圍很廣。

　　圖2 電橋放大電路

　　通過在腳1 和腳8 之間外接一電阻Rg 來實現(xiàn)不同的增益，該增益可從1 到1 000 不等。電阻Rg 為式中G 為增益。由于Rg 的穩(wěn)定性和溫度漂移對增益有影響，因此，在需要獲得高精度增益的應用中對Rg 的要求也比較高，應采用高精度、低噪聲的金屬膜電阻。此外，高增益的電路設計中的Rg 值較小，如G=100時的Rg 值為1.02 kΩ；G=1 000 時的Rg 值為50.5Ω。

　　AD7715 接口電路

　　為了實現(xiàn)對微壓力的實時測量，使用 16 位的AD7715 對輸出電壓進行采樣測量，其中AD780 提供2.5V 高精度基準電壓。P3.1 腳提供了AD 工作所需的時鐘，P1.4 和P1.5 腳接收和發(fā)送通訊數(shù)據(jù)，P1.6 是片選信號，P1.7 接DRDY ，AT89S52 可以通過查詢P1.7 的狀態(tài)來判斷是否可以讀取AD 轉換結果。A/D 接口電路如圖3所示。

　　圖3 A/D 轉換電路

　　單片機接口電路

　　AT89S52 是一個低功耗，高性能CMOS 8 位單片機，兼容標準MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結構。本設計使用的復位電路是由22μF 的電容，1 kΩ的電阻及IN4148 二極管組成。在滿足單片機可靠復位的前提下，該復位電路的優(yōu)點在于降低復位引腳的對地阻抗，可以顯著增強單片機復位電路的抗干擾能力。二極管可以實現(xiàn)快速釋放電容電量的功能，滿足短時間復位的要求。本設計的單片機連接電路如圖4 所示，輸入信號為經7715A/D 轉換的模擬電壓，單片機進行計算處理后輸入到LCD1602 液晶顯示，顯示出相應的壓力值。

　　圖4 單片機連接電路

　　通過對微壓力傳感器的應用、特點及工作特性等方面的研究，并對微壓力傳感器接口電路進行了設計，在電路框圖中充實了各個部分的內容。首先采用惠斯通電橋濾出微壓力傳感器輸出的變量，然后用INA118放大器將此信號放大，再用7715A/D 轉換器驅動LCD 將其顯示。完善了微壓力傳感器接口電路，使電路在功能性、穩(wěn)定性、可靠性及小型化等方面都有所增強。

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