【導(dǎo)讀】微壓力傳感器信號(hào)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(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)換電路設(shè)計(jì)也是重中之重。
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。
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(hào)較弱，所以電壓在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換之前必須經(jīng)過放大電路的放大（見圖2）。INA118 由3 個(gè)運(yùn)算放大器組成差分放大結(jié)構(gòu)，內(nèi)置輸入過壓保護(hù)，且可通過外置不同大小的電阻實(shí)現(xiàn)不同的增益（從1 到1 000），因而應(yīng)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(shí)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(yīng)用中對Rg 的要求也比較高，應(yīng)采用高精度、低噪聲的金屬膜電阻。此外，高增益的電路設(shè)計(jì)中的Rg 值較小，如G=100時(shí)的Rg 值為1.02 kΩ；G=1 000 時(shí)的Rg 值為50.5Ω。
AD7715 接口電路
為了實(shí)現(xiàn)對微壓力的實(shí)時(shí)測量，使用 16 位的AD7715對輸出電壓進(jìn)行采樣測量，其中AD780提供2.5V 高精度基準(zhǔn)電壓。P3.1 腳提供了AD 工作所需的時(shí)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(hào)，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(zhuǎn)換結(jié)果。A/D 接口電路如圖3所示。
圖3 A/D 轉(zhuǎn)換電路
單片機(jī)接口電路
AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8 位單片機(jī)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)使用的復(fù)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(jī)可靠復(fù)位的前提下，該復(fù)位電路的優(yōu)點(diǎn)在于降低復(fù)位引腳的對地阻抗，可以顯著增強(qiáng)單片機(jī)復(fù)位電路的抗干擾能力。二極管可以實(shí)現(xiàn)快速釋放電容電量的功能，滿足短時(shí)間復(fù)位的要求。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)連接電路如圖4 所示，輸入信號(hào)為經(jīng)7715A/D 轉(zhuǎn)換的模擬電壓，單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理后輸入到LCD1602 液晶顯示，顯示出相應(yīng)的壓力值。
圖4 單片機(jī)連接電路
通過對微壓力傳感器的應(yīng)用、特點(diǎn)及工作特性等方面的研究，并對微壓力傳感器接口電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在電路框圖中充實(shí)了各個(gè)部分的內(nèi)容。首先采用惠斯通電橋?yàn)V出微壓力傳感器輸出的變量，然后用INA118放大器將此信號(hào)放大，再用7715A/D 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)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(qiáng)。
