【文章內(nèi)容簡介】 溫差測量電路及其應(yīng)用(1). 電路與原理分析圖3是利用兩個(gè)AD590測量兩點(diǎn)溫度差的電路。在反饋電阻為100kW的情況下，設(shè)1和2 AD590處的溫度分別為 （℃）和 （℃），則輸出電壓為 。圖中電位器R2用于調(diào)零。電位器R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。由基爾霍夫電流定律： （1）由運(yùn)算放大器的特性知： （2） （3）調(diào)節(jié)調(diào)零電位器R2使： （4）由（1）、（2）、（4）可得： 設(shè)：R4=90kW則有： = = （5）其中， 為溫度差，單位為℃。由式（5）知，改變 的值可以改變VO的大小。 溫度檢測電路的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)測溫電路時(shí)，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器RP1的電阻之和為10k時(shí)，輸出電壓隨溫度的變化為l0mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。為了使此電阻精確(%)， k電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的l0k的電阻。溫度檢測電路如圖33所示，其中運(yùn)算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。而運(yùn)放A2的作用是把絕對(duì)溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一個(gè)恒定的電壓。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標(biāo)。 將AD590放入0 ℃的冰水混合溶液中，因此A1與A2兩輸出端之間的電壓為0V,即對(duì)應(yīng)于0℃。 AD590溫度與電流的關(guān)系如表31所示?！　衩粼亲詈唵蔚臐穸葌鞲衅鳌衩粼饕须娮枋?、電容式兩大類。 　　濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。 　　濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。 　　電子式濕敏傳感器的準(zhǔn)確度可達(dá)23%RH，這比干濕球測濕精度高。 　　濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。 氧化鋁濕度計(jì) 　　氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是，體積可以非常?。ɡ缬糜谔娇諆x的濕敏元件僅90μm厚、12mg重），靈敏度高（測量下限達(dá)110℃露點(diǎn)），響應(yīng)速度快（一般在 到 3s 之間），測量信號(hào)直接以電參量的形式輸出，大大簡化了數(shù)據(jù)處理程序，等等。另外，它還適用于測量液體中的水分。如上特點(diǎn)正是工業(yè)和氣象中的某些測量領(lǐng)域所希望的。因此它被認(rèn)為是進(jìn)行高空大氣探測可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之一。也正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使人們對(duì)這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣。然而，遺憾的是盡管許多國家的專業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力，但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品的工藝條件，以及提高性能穩(wěn)定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問題. 上始終未能取得重大的突破。因此，到目前為止，傳感器通常只能在特定的條件和有限的范圍內(nèi)使用 濕度檢測電路濕度檢測電路由濕度傳感器型濕度傳感器、振蕩電路、整流電路、輸出放大電路等組成。濕度檢測電路如圖34所示。振蕩電路為RC橋式振蕩電路，傳感器特性的線形補(bǔ)償由R1, R2完成，D1, D2, D3用于輸入保護(hù)，A1, A2為運(yùn)算放大器，A2接成電壓跟隨器。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)，傳感器的電容量也隨著變化，這種變化反應(yīng)到由振蕩電路提供的正弦波信號(hào)，通過電壓跟隨器輸出電壓值。 單片機(jī)采用MSC51或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高頻率晶振，以獲得較高的刷新頻率，時(shí)期顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動(dòng)器相連，用來顯示數(shù)據(jù)。P1口低4位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出行選信號(hào)；～。P0口和P2口空著，在有必要的時(shí)候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的ROM和RAM,下圖給出的是AT89C51的最小系統(tǒng)圖。圖35 MSC51單片機(jī)最小系統(tǒng)MSC51單片機(jī)管腳說明如下：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(duì)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。 　　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 系統(tǒng)電源模塊系統(tǒng)電源電路如圖36所示。AT89C51工作電壓VCC=5V,其EA引腳需接高電平,5V電源電路圖。圖36 系統(tǒng)電源模塊 A/D轉(zhuǎn)換電路　　AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近（SAR）型ADC，它具有每通道達(dá)250kSPS的采樣率。AD7656的電源包括AVCC、DVCC、VDD、VSS和VDRIVE。AVCC和DVCC分別為模擬電源和數(shù)字電源，~ V。VDD/VSS為采集到的模擬信號(hào)部分的供電電源，范圍為+/5V到+/。AD7656允許的模擬輸入信號(hào)有兩種量程，一種是輸入信號(hào)為+/5V之間，另外一種為+/10V之間。為提高采樣的精度，采用輸入信號(hào)范圍為+/10V之間的電路接法。因此VDD/VSS至少為+/10V。RANGE口決定的模擬信號(hào)輸入的范圍，當(dāng)RANGE接地時(shí)，輸入范圍為4倍的參考電壓（），當(dāng)RANGE接VDRIVE時(shí)，模擬輸入范圍為2倍的參考電壓，因此RANGE信號(hào)端接地。參考電壓采用的是內(nèi)部參考電壓。AD7656和DSP之間的通信采用并口方式。片選信號(hào)CS接地，始終保持接通。始終保持AD7656運(yùn)行，STBY直接接VDRIVE。AD與DSP之間采用的是16位并口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所以SER/PAR，H/S，W/B均接地。為完成