大氣壓強(qiáng)傳感器在海拔高度測(cè)量中的應(yīng)用研究

　　2．2 放大濾波電路

　　本儀器采用的運(yùn)算放大器是美國(guó)AD公司的儀器儀表放大器AD620，該放大器的放大系數(shù)可以由外接電阻RG所決定，其具體的放大倍數(shù)計(jì)算公式為。AD620的核心是三運(yùn)放電路，并具有較高的共模抑制比，而且溫度穩(wěn)定性好，放大頻帶寬，噪聲系數(shù)小，調(diào)節(jié)方便。由于大氣壓強(qiáng)傳感器TP015的輸出在10～150 mV，而A／D芯片MCP3221的信號(hào)輸入范圍為0～3 V，故設(shè)定AD620的放大倍數(shù)約為30倍。其放大濾波電路原理如圖3所示。

　　2．3 A／D轉(zhuǎn)換電路

　　本儀器中的A／D電路采用Microchip Technology公司的12位低功率模數(shù)轉(zhuǎn)換器MCP3221。MCP3221是連續(xù)的近似值12位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器。采用2線串行和I2C兼容的接口。MCP3221采用單電源工作，故可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。該器件可在較大的電壓范圍內(nèi)工作(2．7～5．5 V)，同時(shí)片內(nèi)還具有采樣保持電路和自定時(shí)轉(zhuǎn)換功能，其采集時(shí)間和轉(zhuǎn)換可利用內(nèi)部時(shí)鐘定時(shí)。每次轉(zhuǎn)換后，可將結(jié)果存在12位的寄存器里，并按照I2C總線時(shí)序讀取A／D轉(zhuǎn)換的值。當(dāng)MCP3221采用快速轉(zhuǎn)換模式并且時(shí)鐘速率為400 kHz時(shí)，其最大的采樣速率可達(dá)22．3 ksps。在硬件電路上，MCP3221的電源電壓必須具有較小的紋波且保持穩(wěn)定，這樣，A／D的誤差才會(huì)小。MCP3221的SCL和SDA引腳需上拉10 kΩ電阻后再與單片機(jī)I／O相接。MCP3221與8051單片機(jī)的接口電路如圖4所示。

　　2．4 溫度采集電路

　　本文介紹的海拔高度測(cè)量?jī)x器的溫度采集電路采用Dallas半導(dǎo)體公司的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20。數(shù)字式溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它可采用一根信號(hào)線來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，并具有接口簡(jiǎn)單，節(jié)省I／O口線，便于擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20的測(cè)量溫度范圍為-55～+125℃，在-10～+85℃范圍內(nèi)，其精度為±0．5℃。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，從而大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。DS18B20與單片機(jī)8051的接口電路如圖5所示。