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基于XMEGA的便攜式電解質(zhì)分析儀的設(shè)計

作者: 時間:2010-09-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
顯示部分采用320x240通用的LCD,直接由ATxmega128Al總線驅(qū)動,為用戶提供更多直觀信息,也使操作更方便。嵌入式微型打印機采用迅普公司的微型熱敏打印機,便于野外現(xiàn)場輸出文檔型資料,也直接由ATxmegal28A1的總線驅(qū)動。
2.1 傳感器調(diào)理放大電路
該分析儀的樣品液經(jīng)高分子膜傳感器測量后得到的電信號的幅度很小,在-250~250 mV之間,無法直接進行A/D轉(zhuǎn)換。因此,需要對這些模擬信號進行調(diào)理放大處理。在電路的設(shè)計上,為了與離子選擇電極的高內(nèi)阻相匹配,采用CA3140集成運算放大器作為一級放大,二級放大采用高精度低漂移的HAl7741運算放大器。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/180533.htm


如圖2所示,采用3個運算放大器組成的測量放大電路,前段有2個高輸入阻抗的CA3140構(gòu)成差動輸入。后端的HAl7741實際上是一差動跟隨器,其增益近似為1。為了保證放大器的精度,負反饋電阻選擇高精度低溫漂的精密電阻,且電路閉環(huán)增益不太大。同時為防止電路板表面的漏電流,對電路板進行了局部鏤空。為了能在野外惡劣環(huán)境下工作,對電路板還進行了防潮處理和電子屏蔽。
電極信號有鉀、鈉、氯、鈣和pH共5路,分別經(jīng)各自的放大電路后連接到ATxmegal28A1微處理器的A/D模塊端口。
2.2 鍵盤接口
為便于用戶使用,該系統(tǒng)共36個按鍵,其中有26個英文字母按鍵、4個快速功能按鍵、4個方向按鍵以及確定和取消按鍵,這些按鍵制作成6x6的薄膜開關(guān)按鍵。所有按鍵均有CH452器件控制,這樣可降低主處理器的工作負擔(dān),大大簡化了軟件編寫程序。CH452內(nèi)置64鍵鍵盤控制器,基于8x8矩陣鍵盤掃描;內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻;內(nèi)置去抖動電路;鍵盤中斷,可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出;提供按鍵釋放標(biāo)志位,可供查詢按鍵按下與釋放;支持按鍵喚醒,處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH452可以被部分按鍵喚醒。


圖3為基于CH452的鍵盤接口電路。為了防止按鍵被按下后,CH452的SEG信號線與DIG信號線形成短路,在CH452的DIG0~DIG5引腳與鍵盤矩陣之間串聯(lián)有限流電阻,圖3中R40~R46,其阻值為10 kΩ。CH452采用4線制與主處理器ATxmegal28A1鏈接,占用主處理器1個中斷接口和
l組SPI接口。
2.3 USB通訊接口
為便于儀器現(xiàn)場使用方便,該系統(tǒng)設(shè)計了對外信息輸送的USB接口,可使儀器便捷地與各類存儲器及電腦連接。其中,USB接口控制器采用CH357器件。CH357支持USB-HOST主機方式和USBDEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地端CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出,可方便地掛接到ATxmegal28Al微控制器的系統(tǒng)總線上。圖4為CH375與主控制器的連接電路,CH375的TXD引腳直接接地,從而使CH375工作于并口方式。電容C1201用于CH375內(nèi)部電源節(jié)點退耦,采用0.01μF的高頻瓷片電容,可提高接口的EMI要求。電容C47和C1202用于外部電源退耦,采用0.1μF的高頻瓷片電容。晶體X11、電容C1203和C1204用于CH375的時鐘振蕩電路。USB-HOST主機方式要求時鐘頻率比較準(zhǔn)確,X11的頻率是12 MHz±0.4‰,C1203和C1204是容量約為15 pF的獨石電容。LEDl為數(shù)據(jù)傳送指示燈,用戶可以直觀觀察數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)。



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