【文章內(nèi)容簡介】 The circuits of strap open and strain wave各電阻的計算可按以下步驟進(jìn)行:R2=2*109/F0R4=R2*5KR3=2Q*109*Rx/F0*R1=R3/HOBP文中設(shè)計取=500Hz，取Q=，濾波器FC接5v，則=。設(shè)計時帶通增益選擇過高會導(dǎo)致信號失真，過低引起信號衰減，降低濾波性能。則考慮對帶通信號進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆糯螅?dB。經(jīng)過以上參數(shù)選擇和計算，并經(jīng)調(diào)整，: 電阻參數(shù)值 Resistance pararncterR1R2R3R44 相敏檢測電路設(shè)計濾波后的信號雖然看起來比較干凈，但系統(tǒng)最后要得到的是兩個信號間的相對變化量不是信號本身。而變化量又非常小，所以對信噪比要求非常高，有必要采取進(jìn)一步措施提高信噪比。本系統(tǒng)采用了峰值相敏檢測技術(shù)來解決這一問題。這有別于一般的峰值檢測，是利用同步信號來切換開關(guān)，可大大提高信噪比。相敏檢波器具有良好的窄帶選頻特性及選相特性。它不但能進(jìn)一步抑制與有效信號不同頻率的噪聲干擾外，還能有效地抑制與有效同頻率而不同相位的各種信號。由于噪聲和干擾的隨機(jī)性，它們與經(jīng)過放大后的(500Hz)正弦信號既同頻率又同相位的概率極小，再經(jīng)低通濾波電路的濾波處理后，可使噪聲和干擾對檢波器的直流輸出幾乎沒有影響。(l)電路結(jié)構(gòu)，其中Ul:1為過零電壓比較器，Dl為檢波二極管。2N2222A為晶體管電子開關(guān)。U1:2為差動放大器，對信號進(jìn)行放大與合成。Ul采用了一片TLC2274四運算放大器，TLC2274是一款性能優(yōu)良、價格低廉的通用運算放大器，具有高輸入阻抗、高共模擬抑比、低輸入偏置電流(最大50pA)、低溫漂、低噪聲等優(yōu)良性能。TLC2274有較高的電流驅(qū)動能力(50mA)，適宜應(yīng)用于諸如A/D轉(zhuǎn)換這一類的接口電路。它最突出的優(yōu)點是輸入、輸出都具有“軌到軌(railtorail)”的特性。即，它的輸入或輸出電壓幅度即使達(dá)到電源電壓的上下限，此時放大器也不會像常規(guī)運放那樣發(fā)生飽和與翻轉(zhuǎn)。例如:在5V單電源供電的條件下，即使輸入輸出信號的幅值低到接近0V，或高至接近5V，信號也不會發(fā)生截止或飽和失真，從而大大增加了放大器的動態(tài)范圍。這在低電源供電的電路中尤其具有實際意義。(2)工作原理輸入信號Us(t)同時輸入UI:l和U1:2，輸入信號Us(t)經(jīng)U1:1和Dl組成的整形電路后的輸出Ul(t)是與被測信號Ur(t)同頻、同相，占空比1:1的方波。此方波信號是控制電路電流流通的開關(guān)，為晶體三極管2N2222A提供基極電壓，控制電子開關(guān)的動作，決定晶體管集電極信號U3(t)。從相敏檢波器輸出信號Uo(t)中得到了被測信號Us(t)。由電阻R和電容C組成的低通濾波器對運放U1：2輸出信號Uo(t)進(jìn)行低通濾波，可得到直流信號，此信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，進(jìn)過處理后就可得到樣品溶液的濃度。對上述相敏檢波器電路進(jìn)行性能測試，通過調(diào)整Rf可以改變運放U1:2對信號放大的幅度。 phase sensing Detcetor circuit 計算機(jī)系統(tǒng)，主要由單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、時鐘電路、看門狗電路、液晶顯示器、打印機(jī)、串行通信接口電路、控制面板、驅(qū)動電機(jī)等幾個部分組成。經(jīng)過分光系統(tǒng)中單色儀的脈沖光傳送到光電導(dǎo)傳感器，光電導(dǎo)傳感器將入射光強(qiáng)度和透射光強(qiáng)度I轉(zhuǎn)換成交流電壓信號，此信號經(jīng)過放大和處理后變?yōu)榕c光強(qiáng)對應(yīng)的直流電壓信號，單片機(jī)通過雙通道A/D轉(zhuǎn)換器AD7705采集這兩個電壓信號，電壓信號經(jīng)過處理就可以得到油的濃度。 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 The frame of the Computer系統(tǒng)通過實時時鐘來記錄測量時間，DSl302是高性能、低功耗的時鐘芯片，為系統(tǒng)提供秒、分、時、日、周、月、年等信息。系統(tǒng)選用X25045芯片實現(xiàn)看門狗、電壓監(jiān)視、存儲電路等功能。為提高人機(jī)交互能力，系統(tǒng)采用漢字點陣液晶顯示器，配合三個功能按鍵，實現(xiàn)多級菜單。同時配備了微型打印，可將測量結(jié)果打印備份。系統(tǒng)還具有與PC機(jī)通信的功能，可將測量結(jié)果通過串口傳送到計算機(jī)，由計算機(jī)對各次的測量結(jié)果進(jìn)行綜合處理。此外為了完成調(diào)制功能，單片機(jī)需要為步進(jìn)電機(jī)提供步進(jìn)脈沖，步進(jìn)電機(jī)以300r/min的速度旋轉(zhuǎn)，單色光經(jīng)調(diào)制盤調(diào)制后產(chǎn)生500Hz的脈沖光。 單片機(jī)設(shè)計(l)單片機(jī)選型單片機(jī)(SingleChip Mieroeomputer)是將中央處理器CPU、程序存儲器ROM、數(shù)據(jù)存儲器RAM、I/O接口電路、定時器/計數(shù)器、串行通信接口、中斷控制器及其它控制部件集成在一個芯片中的微型計算機(jī)。單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、I/O資源豐富、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價格低廉等特點，在家用電器、智能化儀器、工業(yè)控制以及火箭導(dǎo)航尖端技術(shù)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。本系統(tǒng)中信號的采樣、數(shù)據(jù)處理、濃度的計算、與PC機(jī)串行通信、為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器提供步進(jìn)脈沖等任務(wù)由單片機(jī)完成，在此選用ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)。AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(EEPROM)和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。其主要性能參數(shù)如下:與MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8k字節(jié)的可重擦寫的Flash閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作:0Hz一24MHz三級加密程序存儲器256*8字節(jié)內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)存儲器32個可編程I/O口線3個16位定時/計數(shù)器1個全雙工串行通信口4個中斷優(yōu)先級，6個中斷源可編程串行UART通道采用CMOS工藝，低功耗，寬二作電壓，工作頻率可達(dá)33MHz低功耗空間和掉電模式其功能特性概述:AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8K字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 計算機(jī)系統(tǒng)中處理器只能識別和處理數(shù)字量，因此，必須將模擬信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能實現(xiàn)CPU與測得數(shù)據(jù)之間的信息交換。所以設(shè)計中采用A/D轉(zhuǎn)換電路，將測得的信號模擬量與處理系統(tǒng)的數(shù)字信號建立起對應(yīng)關(guān)系，以便計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行運算任務(wù)，A/。A/D轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量，由于實現(xiàn)這種變換的工作原理和采用的工藝技術(shù)不同，因此產(chǎn)生出種類繁多的A/D轉(zhuǎn)換芯片。設(shè)計中采用的是美國AD公司生產(chǎn)的一△型高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD7705. A/D轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu) Strueture of A/D converting circuit(一)AD7705功能介紹A/D轉(zhuǎn)換器選用美國AD公司生產(chǎn)的藝一△型高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD7705。它直接從傳感器接受低電平信號并輸出串行數(shù)字信號。AD7705是AD公司推出的16位一△(電荷平衡式)A/D轉(zhuǎn)換器。它包括由緩沖器和增益可編程放大器(PGA)組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路、一△調(diào)制器及可編程數(shù)字濾波器等，能直接將來自傳感器的不同擺幅范圍內(nèi)的信號放大到接近A/D轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度電壓附近再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，%非線性的16位無誤碼數(shù)據(jù)輸出，其增益和數(shù)據(jù)輸出更新速率均可編程設(shè)定，還可選擇輸入模擬緩沖器，以及自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)方式。此外它還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、校準(zhǔn)、低功耗及優(yōu)良的抗噪聲性能，因此非常適用于儀表測量和工業(yè)控制等領(lǐng)域[3]。AD7705共有8個片內(nèi)寄存器，它們是通信寄存器、設(shè)置寄存器、時鐘寄存器、數(shù)據(jù)寄存器以及幾個測試和校準(zhǔn)寄存器。這些寄存器的任何操作都必須先寫通信寄存器，然后才能對其他寄存器進(jìn)行操作。AD7705采用16腳DIP、SOIC和TSSOP封裝，其引腳功能說明如下表:(二)AD7705內(nèi)部寄存器 AD7705 引腳說明 Pin show of the AD7705 引腳名稱功能1SCLK串行時鐘接口輸入端2MCLKIN芯片工作時鐘輸入，可以是晶振改外部時鐘3MCLKOUT時鐘信號輸出4 片選端，低電平有效5RESET芯片復(fù)位端口8AIN1(+)AIN1()分別為第1個差分輸入通道的正端與負(fù)端11AIN2(+)AIN2()分別為第2個差分輸入通道的正端與負(fù)端10REFIN(+)REFIN()分別為參考電壓的正與負(fù)端12DRDYA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志13DIN串行數(shù)據(jù)輸入端14DOUT轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入端15VDD電源端16GND接地端l)通信寄存器通信寄存器是可以讀/寫的8位寄存器，其具體的格式如下:RS2RS1RS0STBYCH1CH2 其中位狀態(tài)與引腳狀態(tài)相同。RSRSRS0器選擇位。讀/寫操作選擇。STBY為高電平則處于等待或掉電模式。CHCH0:通道選擇。2)設(shè)置寄存器設(shè)置寄存器是一個8位讀/寫寄存器。其中MDMD0為工作模式選擇位，MD1MD0=、自校準(zhǔn)、零標(biāo)度系統(tǒng)校準(zhǔn)以及滿標(biāo)度系統(tǒng)校準(zhǔn)。G2.、GI、G0為增益選擇位，G2G1G0=?！盀殡p/單極性輸入選擇位，為0時是雙極性輸入，為”l“時是單極性輸入。3)時鐘寄存器時鐘寄存器是一個8位讀/寫寄存器。其中CLK為時鐘位，(CLKDIV=0)(CLKDIV=l)，該位置“l(fā)”。如果主時鐘頻率為1MHz(CLKDIV=0)或2MHz(CLKDIV=l)，該位置“0”。此外CLK還與FSl和FS0共同選擇器件的輸出更新率。4)數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是一個16位只讀寄存器，它用來存放AD7705的最新轉(zhuǎn)換結(jié)果。5)測試寄存器該寄存器主要用于測試，建議用戶小要隨便對其進(jìn)行更改。6)零標(biāo)度校準(zhǔn)寄存器AD7705包含幾組獨立的零標(biāo)度寄存器，每個零標(biāo)度寄存器負(fù)責(zé)一個輸入通道。它們都是24位讀/寫寄存器。7)滿標(biāo)度校準(zhǔn)寄存器AD7705包含幾組獨立的滿標(biāo)度寄存器，每個滿標(biāo)度寄存器負(fù)責(zé)一個輸入通道。它們都是24位讀/寫寄存器。(三)AD77OS與單片機(jī)的接口電路[5]，AD7705對前級信號調(diào)理電路輸出的兩路直流電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，為了能用軟件有效地控制AD77O5的復(fù)位，這樣可以保證AD7705能可靠的復(fù)位。在應(yīng)用時。，為AD7705提供數(shù)據(jù)讀寫時鐘，、DOUT相連，作為數(shù)據(jù)的輸入輸出線。 AD7705與單片機(jī)的接口電路 Interface circuit between AD7705 and SCM 實時時鐘電路設(shè)計(一)DS1302功能介紹為了記錄測量的具體時間，需要實時時鐘。本系統(tǒng)采用DSl302芯片。DSl302實時時鐘電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。DS1302是美國Dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，它可以實時的對秒、分、時、日、周、月等進(jìn)行計時，且具有閏年補(bǔ)償功能。內(nèi)部有31個字節(jié)的高速RAM，可通過外部可充電電池加電長期保存數(shù)據(jù)，并能慢速為電池充電。通過簡單的3線串行方式接口，~。可以與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳遞多個字節(jié)的時鐘信號，或RAM數(shù)據(jù)。在主電源關(guān)閉的情況下，能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘舊歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于31天的月，月末的日期自動進(jìn)行調(diào)整。實時時鐘舊歷還包括了閏年矯正功能。時鐘的運行可以采用24小時或帶AM/PM的12小時格式，使用同步串行通信。與時鐘/RAM通信僅需3根線:RST(復(fù)位)、I/O(數(shù)據(jù)線)和SCLK(串行時鐘)。數(shù)據(jù)可以每次以一個字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的多字節(jié)的形式傳送至?xí)r鐘/RAM或從其中送出。DSl302被設(shè)計成能在非常低的功耗下工作，消耗小于luw的功率便能保存數(shù)據(jù)和時鐘信息。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進(jìn)行絹細(xì)電流充電的能力。DS1302采用DIP或SOICS腳封裝，: DS1302 引腳功能 function of DS1302引腳名稱功能1Vcc2主電源3XX2振蕩源，外接32768 晶振4GND地線5RST復(fù)位6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時鐘輸入端8Vcc1后備電源(二)DSl302的控制字及寄存器1)DSl302的控制字節(jié)說明控制字節(jié)格式如下: 7 65 4 3