ATC的数字式压力表设计及实现.docVIP

基于AT89C52的数字式压力表设计及实现 设计要求 0— 4.883v 10v 15v MAX197 如1/2 本数字式压力表传感器能够辨识-10kN到+10kN压力，需设计传感器供电电路，即10V稳压电路。传感器在量程范围内返回-17mV到+17mV电压，以供AD采样电路进行模拟到数字转换，为使原始数据能够达到足够采样精度，需设计调理电路及相应的供电电路。数据处理模块需设计计算机代码及相应的显示模块，如LED，用以用户查看当前的压力信息。 器件选型 传感器 传感器默认为老师指定型号，由于提供了供电管脚及信号管脚，则可对该类传感器进行应用。 调理电路 调理电路为实现放大及滤波功能，选用AD620及OP07，按照典型电路进行连接。 其中AD620为低成本，高精度的单片仪器放大器，为8引脚SOIC塑封外形，见图1，其主要特点如表1。 表1 供电电源 增益选择 增益范围 最大增益误差% 带宽 功耗 -2.3至18V 电阻编程 1至10k 0.7% 1MHz 最大650mV 输入失调电压 输入失调漂移 输入偏置电流 最小共模抑制比 温度范围 最大125uV 最大1uV/摄氏度 最大20nA 93dB -40至85摄氏度 图1 AD620塑封外形 图2 OP07塑封外形 AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 μV)和低失调漂移(最大0.6 μV/°C)特性，是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测 仪等医疗应用。由于其输入级采用Superβeta处理，因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声，在0.1 Hz至10 Hz频带内的噪声为0.28 μV峰峰值，输入电流噪声为0.1 pA/ √Hz，因而作为前置放大器使用效果很好。同时，AD620的0.01%建立时间为15 μs，非常适合多路复用应用；而且成本很低，足以实现每通道一个仪表放大器的设计。芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为 25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为 300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放 大传感器的微弱信号等方面超低偏移： 150μV最大。 低输入偏置电流： 1.8nA 。低失调电压漂移： 0.5μV/℃ 。 超稳定，时间： 2μV/month最大高电源电压范围： ±3V至±22VMAX197无需外接元器件就可独立完成A/D转换功能。它可分为内部采样模式和外部采样模式，采样模式由控制寄存器的D5位决定。在内部采样控制模式 (控制位置0)中，由写脉冲启动采样间隔，经过瞬间的采样间隔(芯片时钟为2MHz时，为3ms)，即开始A/D转换。在外部采样模式(D5=1)中，由 两个写脉冲分别控制采样和A/D转换。在第一个写脉冲出现时，写入ACQMOD为1，开始采样间隔。在第二个写脉冲出现时，写入控制字ACQMOD为 0，MAX197停止采样，开始A/D转换。这两个写脉冲之间的时间间隔为一次采样时间。当一次转换结束后，MAX197相应的INT引脚置低电平，通知 处理器可以读取转换结果。内部采样模式的数据转换时序对于模拟到数字量的转换，时序要求非常严格，由于MAX197的数字信号输出引脚是复用的，要正确读 出转换结果，时序要求尤其重要。在一次采样开始前，可以通过单片机的8位数据线把这些控制字写入MAX197来初始化相应的参数。然后按照一定的时序进行 采样和转换。 图3 MAX197塑封图 对于模拟到数字量的转换，时序要求非常严格，由于MAX197的数字信号输出引脚是复用的，要正确读出转换结果，时序要求尤其重要。在一次采样开始前，可 以通过单片机的8位数据线把这些控制字写入MAX197来初始化相应的参数。然后按照一定的时序进行采样和转换。 图中HBEN为12位数据高4位或低8位有效控制位，当此位为高时，高4位数据有效，为低时低8位数据有效。可以通过控制这个引脚来读取12位的转换结果。AT89C52是51系列的一个型号，它是ATMEL公司生产的。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随