基于AVR微處理器XMEGAl28單片機的電解質分析儀

　　為便于用戶使用，該系統(tǒng)共36個按鍵，其中有26個英文字母按鍵、4個快速功能按鍵、4個方向按鍵以及確定和取消按鍵，這些按鍵制作成6x6的薄膜開關按鍵。所有按鍵均有CH452器件控制，這樣可降低主處理器的工作負擔，大大簡化了軟件編寫程序。CH452內置64鍵鍵盤控制器，基于8x8矩陣鍵盤掃描;內置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻;內置去抖動電路;鍵盤中斷，可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出;提供按鍵釋放標志位，可供查詢按鍵按下與釋放;支持按鍵喚醒，處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH452可以被部分按鍵喚醒。

　　圖3為基于CH452的鍵盤接口電路。為了防止按鍵被按下后，CH452的SEG信號線與DIG信號線形成短路，在CH452的DIG0～DIG5引腳與鍵盤矩陣之間串聯(lián)有限流電阻，圖3中R40～R46，其阻值為10 kΩ。CH452采用4線制與主處理器ATxmegal28A1鏈接，占用主處理器1個中斷接口和

　　l組SPI接口。

　　2.3 USB通訊接口

　　為便于儀器現(xiàn)場使用方便，該系統(tǒng)設計了對外信息輸送的USB接口，可使儀器便捷地與各類存儲器及電腦連接。其中，USB接口控制器采用CH357器件。CH357支持USB-HOST主機方式和USBDEVICE/SLAVE設備方式。在本地端CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可方便地掛接到ATxmegal28Al微控制器的系統(tǒng)總線上。圖4為CH375與主控制器的連接電路，CH375的TXD引腳直接接地，從而使CH375工作于并口方式。電容C1201用于CH375內部電源節(jié)點退耦，采用0.01μF的高頻瓷片電容，可提高接口的EMI要求。電容C47和C1202用于外部電源退耦，采用0.1μF的高頻瓷片電容。晶體X11、電容C1203和C1204用于CH375的時鐘振蕩電路。USB-HOST主機方式要求時鐘頻率比較準確，X11的頻率是12 MHz±0.4‰，C1203和C1204是容量約為15 pF的獨石電容。LEDl為數(shù)據(jù)傳送指示燈，用戶可以直觀觀察數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)。

　　3 系統(tǒng)軟件設計

　　該系統(tǒng)軟件開發(fā)采用ATMEL公司提供的AVRStudio開發(fā)環(huán)境，并在該開發(fā)環(huán)境中內嵌了支持C語言的GCC。分析儀軟件全部采用C語言編寫，這樣開發(fā)周期縮短，維護便捷。該系統(tǒng)軟件設計采用層次化模塊化結構設計，共分為兩個層次，第l層是按照硬件各個功能模塊編寫相應的驅動和接口程序，包括液晶顯示、打印機、按鍵處理、步進電機、A/D采集轉換、系統(tǒng)時鐘、檢測和電源管理等模塊;第2層是在第1層的基礎上按照使用功能編寫的應用程序模塊，有主菜單、樣本分析、質控分析、質控統(tǒng)計、系統(tǒng)設定、系統(tǒng)校準、電極清洗、數(shù)據(jù)儲存及查詢和系統(tǒng)自檢等模塊。

　　4 結論

　　該設計的便攜式電解質分析儀已經完成樣機制作，并進行相關測試。測試結果表明，由于采用先進的Xmega微控制器為核心，系統(tǒng)整體功耗較低，使用36 V10Ah的鋰電池供電可以連續(xù)工作8小時左右。樣機已經通過了GE認證的電磁兼容測試，表明該儀器有較好的抗干擾能力。由此可見，所設計的便攜式電解質分析儀完全適應野外工作的需求。