【正文】 然帶來非線性誤差為了消除非線性誤差在實(shí)際應(yīng)用中常采用半橋差動(dòng)或全橋差動(dòng)電路以改善非線性誤差和提高輸出靈敏度 　　 U U　　 (a)半橋差動(dòng)電路 （b） 全橋差動(dòng)電路 差動(dòng)電橋 　?。╝）為半橋差動(dòng)電路在傳感器這中經(jīng)常使用這種方法粘貼應(yīng)變片時(shí)使兩個(gè)應(yīng)變片一個(gè)受壓一個(gè)受拉應(yīng)變符號(hào)相反工作時(shí)將兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋的相鄰兩臂設(shè)電橋在初始時(shí)所示平衡的且為等臂電橋考慮到ΔR=ΔR1=ΔR2 則得半橋差動(dòng)電路的輸出電壓為 （）　　由上式可見半橋差動(dòng)電路不僅可以消除非線性誤差而且還使電橋的輸出靈敏度提高了一倍同時(shí)還能起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔茫╞）所示構(gòu)成全橋差動(dòng)電路同樣考慮到 ΔR=ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4時(shí)得全橋差動(dòng)電路的輸出電壓為　　 （）　　可見全橋的電壓靈敏度比單臂工作時(shí)的靈敏度提高了4倍非線性誤差也得到了消除同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔迷撾娐芬驳玫搅藦V泛的應(yīng)用　　 本次設(shè)計(jì)的放大器采用了三運(yùn)放因?yàn)樗哂懈吖材Ｒ种票鹊姆糯箅娐匪扇齻€(gè)集成運(yùn)算放大器組成 三運(yùn)放高共摸抑制比放大電路　　其中AR1和AR2為兩個(gè)性能一致(主要指輸入阻抗共模抑制比和增益)的同相輸入通用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成平衡對稱差動(dòng)放大輸入級(jí)AR3構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級(jí)用來進(jìn)一步抑制AR1和AR2的共模信號(hào)并適應(yīng)接地負(fù)載的需要由于每個(gè)放大器求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓因此整個(gè)差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在RG兩端因?yàn)檩斎腚妷航?jīng)過放大后（在A1 和A2的輸出端）的差分電壓呈現(xiàn)在R5RG和R6這三只電阻上所以差分增益可以通過僅改變RG進(jìn)行調(diào)整如果R5 ＝ R6R1＝ R3和R2 ＝ R4則VOUT = (VIN2－VIN1)(1＋2R5/RG)（R2/R1）　　由于RG兩端的電壓等于VIN所以流過RG的電流等于VIN/RG因此輸入信號(hào)將通過A1 和A2 獲得增益并得到放大然而須注意的是對加到放大器輸入端的共模電壓在RG兩端具有相同的電位從而不會(huì)在RG上產(chǎn)生電流由于沒有電流流過RG（也就無電流流過R5和R6）放大器AR1 和AR2 將作為單位增益跟隨器而工作因此共模信號(hào)將以單位增益通過輸入緩沖器而差分電壓將按〔1＋（2 RF/RG）〕的增益系數(shù)被放大這也就意味著該電路的共模抑制比相比與原來的差分電路增大了〔1＋（2 RF/RG）〕倍 在理論上表明得到所要求的前端增益（由RG來決定）而不增加共模增益和誤差即差分信號(hào)將按增益成比例增加而共模誤差則不然所以比率〔增益（差分輸入電壓）/（共模誤差電壓）〕將增大因此CMR理論上直接與增益成比例增加這是一個(gè)非常有用的特性 最后由于結(jié)構(gòu)上的對稱性輸入放大器的共模誤差如果它們跟蹤將被輸出級(jí)的減法器消除這包括諸如共模抑制隨頻率變換的誤差 A/D轉(zhuǎn)換器 模擬量輸入通道的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡稱A/D轉(zhuǎn)換器本次設(shè)計(jì)的中A/D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換位數(shù)字量進(jìn)行輸出 A/D轉(zhuǎn)換器的簡介　　本次設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換器選用兩通道輸入的八位ADC0832它是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片由于它體積小兼容性強(qiáng)性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎其目前已經(jīng)有很高的普及率ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片其最高分辨可達(dá)256級(jí)可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)以減少數(shù)據(jù)誤差轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)獨(dú)立的芯片使能輸入使多器件掛接和處理器控制變得更加方便通過DI 數(shù)據(jù)輸入端可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇有關(guān)引腳說明如下：　　? CS 片選使能低電平芯片使能　　? CH0 模擬輸入通道0或作為IN+/使用　　? CH1 模擬輸入通道1或作為IN+/使用　　? GND 芯片參考0電位（地）　　? DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入選擇通道控制　　? DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出　　? CLK 芯片時(shí)鐘輸入　　? Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）　　正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線分別是CS、CLK、DO、DI ADC0832結(jié)構(gòu)示意圖 配置位說明　　ADC0832工作時(shí)模擬通道的選擇及單端輸入和差分輸入的選擇都取決于輸入時(shí)序的配置位當(dāng)差輸入時(shí)要分配輸入通道的極性兩個(gè)輸入通道的任何一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極輸入格式
配置位
選擇通道號(hào)
CH0
CH1
CH0
CH1
差分
L
L
+
L
H
+
單端
H
L
+
H
H
+
　　表中+表示輸入通道的端點(diǎn)為正極性；表示輸入端點(diǎn)為負(fù)極性H或L表示高、低電平輸入配置位時(shí)高位（CH0）在前低位（CH1 ）在后 工作時(shí)序圖　　當(dāng) CS由高變低時(shí)選中ADC0832 在時(shí)鐘的上升沿DI 端的數(shù)據(jù)移入 ADC0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器在第一個(gè)時(shí)鐘期間DI為高表示啟動(dòng)位緊接著輸入兩位配置位當(dāng)輸入啟動(dòng)位和配置位后選通輸入模擬通道轉(zhuǎn)換開始轉(zhuǎn)換開始后經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期延接著在第一個(gè)時(shí)鐘周期延遲以使選定的通道穩(wěn)定ADC0832緊接著在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出時(shí)先輸出最高位（D7～D0）輸出完轉(zhuǎn)換結(jié)果后又以最低位開始重新遍數(shù)據(jù)（D7～D0 ）兩次發(fā)送的最低位共用當(dāng)片選CS為高時(shí)內(nèi)部所有寄存器清 輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)如果要再進(jìn)行一次模 數(shù)轉(zhuǎn)換片選 必須再次從高向低跳變后面再輸入啟動(dòng)位和配置位　　 ADC083工作時(shí)序圖 單片機(jī)對ADC0832的控制原理 ADC0832與單片機(jī)的接口電路 正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線分別是CS、CLK、DO、DI但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用 當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平此時(shí)芯片禁用CLK和DO/DI的電平可任意當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平表示啟始信號(hào)在第3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能　MUX Address
Channel
SGL/DIF
ODD/SIGN
0
1
1
0
+
1
1
+
　　當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為0時(shí)只對CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換當(dāng)2位數(shù)據(jù)為1時(shí)只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換當(dāng)2位數(shù)據(jù)為0、0時(shí)將CH0作為正輸入端IN+CH1作為負(fù)輸入端IN進(jìn)行輸入當(dāng)2位數(shù)據(jù)為0、1時(shí)將CH0作為負(fù)輸入端INCH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入 到第3個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0隨后輸出8位數(shù)據(jù)到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束最后將CS置高電平禁用芯片直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了　　作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0~如果作為由IN+與IN輸入的輸入時(shí)可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)從而提高轉(zhuǎn)換的寬度在進(jìn)行IN+與IN的輸入時(shí)如果IN的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 單片機(jī) 　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展單片機(jī)的功能將更加完善因而單片機(jī)的應(yīng)用將更加普及它們將在智能化儀器、家電產(chǎn)品、工業(yè)過程控制等方面得到更廣泛的應(yīng)用單片機(jī)將是智能化儀器和中、小型控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的有種微型計(jì)算機(jī) AT89C51單片機(jī)簡介　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓高性能CMOS8位微處理器俗稱單片機(jī)單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器AT89C2051是它的一種精簡版本AT89C51單機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供靈活性高且廉價(jià)的方案與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 1可編程串行通道 1低功耗的閑置和掉電模式1片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路　　VCC：供電電壓 　　GND：接地　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口每腳可吸收8TTL門電流當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)被定義為高阻輸入P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位在FIASH編程時(shí)P0 口作為原碼輸入口當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)P0輸出原碼此時(shí)P0外部必須被拉高　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后被內(nèi)部上拉為高可用作輸入P1口被外部下拉為低電平時(shí)將輸出電流這是由于內(nèi)部上拉的緣故在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)P1口作為第八位地址接收 　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口P2口緩沖器可接收輸出4個(gè)TTL門電流當(dāng)P2口被寫1時(shí)其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高且作為輸入并因此作為輸入時(shí)P2口的管腳被外部拉低將輸出電流這是由于內(nèi)部上拉的緣故P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)P2口輸出地址的高八位在給出地址1時(shí)它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口可接收輸出4個(gè)TTL門電流當(dāng)P3口寫入1后它們被內(nèi)部上拉為高電平并用作輸入作為輸入由于外部下拉為低電平P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口：　　P3口管腳 備選功能　　 RXD（串行輸入口）　　 TXD（串行輸出口）　　 /INT0（外部中斷0）　　 /INT1（外部中斷1）　　 T0（記時(shí)器0外部輸入）　　 T1（記時(shí)器1外部輸入）　　 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）　　 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）