微压力传感连接器电路设计详解 连接器

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　微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。
　　电桥放大电路
　　由于所测出的微压力传感器两端的电压信号较弱，所以电压在进行A/D 转换之前必须经过放大电路的放大（见图2）。INA118(＄5.4000) 由3 个运算放大器组成差分放大结构，内置输入过压保护，且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益（从1 到1 000），因而应用范围很广。

　　

　　图2 电桥放大电路

　　通过在脚1 和脚8 之间外接一电阻Rg 来实现不同的增益，该增益可从1 到1 000 不等。电阻Rg 为式中G 为增益。由于Rg 的稳定性和温度漂移对增益有影响，因此，在需要获得高精度增益的应用中对Rg 的要求也比较高，应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。此外，高增益的电路设计中的Rg 值较小，如G=100时的Rg 值为1.02 kΩ；G=1 000 时的Rg 值为50.5Ω。
　　AD7715(＄7.2360) 接口电路
　　为了实现对微压力的实时测量，使用 16 位的AD7715(＄7.2360) 对输出电压进行采样测量，其中AD780(＄2.4480) 提供2.5V 高精度基准电压。P3.1 脚提供了AD 工作所需的时钟，P1.4 和P1.5 脚接收和发送通讯数据，P1.6 是片选信号，P1.7 接DRDY ，AT89S52(＄0.8567) 可以通过查询P1.7 的状态来判断是否可以读取AD 转换结果。A/D 接口电路如图3所示。

　　

　　图3 A/D 转换电路

　　单片机接口电路
　　AT89S52(＄0.8567) 是一个低功耗，高性能CMOS 8 位单片机，兼容标准MCS-51 指令系统及80C51 引脚结构。本设计使用的复位电路是由22μF 的电容，1 kΩ的电阻及IN4148 二极管组成。在满足单片机可靠复位的前提下，该复位电路的优点在于降低复位引脚的对地阻抗，可以显着增强单片机复位电路的抗干扰能力。二极管可以实现快速释放电容电量的功能，满足短时间复位的要求。本设计的单片机连接电路如图4 所示，输入信号为经7715A/D 转换的模拟电压，单片机进行计算处理后输入到LCD1602 液晶显示，显示出相应的压力值。

　　

　　图4 单片机连接电路

　　通过对微压力传感器的应用、特点及工作特性等方面的研究，并对微压力传感器接口电路进行了设计，在电路框图中充实了各个部分的内容。首先采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的变量，然后用INA118(＄5.4000)放大器将此信号放大，再用7715A/D 转换器驱动LCD 将其显示。完善了微压力传感器接口电路，使电路在功能性、稳定性、可靠性及小型化等方面都有所增强。