气敏传感器信号采集的研究

文章摘要：Vout=[Vc/(R c+Rs)]×Rc 根据气敏传感器选择为10k到1k档而选择 Rc为5k的取样电阻，可得到信号电压V out的值在1.666～4.166V。 使用模数转换芯片实现气敏传感器信号的采集，选取以下芯片制作单片机控制电路。 (1) ADC：外部的测试信号是模拟量，先进行模/数转化。选取ADC1678芯片，它的分辨率是12位，转换时间是5ms，转换误差小于1LSB，输出电平为TTL电平，不需要外部时钟和基准电压，工作电压为＋5V或±12V。它的最大的优点是自带有采样保持器； (2)多路模拟开关：选择所需的取样电阻。 AD7502芯片采用16脚双列直插封式封装，是一种双4通道多路

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Vout=[Vc/(R c+Rs)]×Rc

根据气敏传感器选择为10k到1k档而选择 Rc为5k的取样电阻，可得到信号电压V out的值在1.666～4.166V。

使用模数转换芯片实现气敏传感器信号的采集，选取以下芯片制作单片机控制电路。
(1) ADC：外部的测试信号是模拟量，先进行模/数转化。选取ADC1678芯片，它的分辨率是12位，转换时间是5ms，转换误差小于1LSB，输出电平为TTL电平，不需要外部时钟和基准电压，工作电压为＋5V或±12V。它的最大的优点是自带有采样保持器；
(2)多路模拟开关：选择所需的取样电阻。 AD7502芯片采用16脚双列直插封式封装，是一种双4通道多路开关芯片，依据二位二进制地址线 A0、A1及选通断（EN）的状态来选择8路输入的两路，分别与两个输出端相接通；
(3) 单片机：集成了1个8位中央处理器；4kB的只读存储器；128的读写存储器；32条I/O口线; 2个定时器/事件计数器；1个具有5个中断器、4个优先级的嵌套中断结构；用于多处理器通信、I /O拓展或全双工UART（通用异步接受发送器）的串行I/O口以及一个内振荡器和时钟电路。单片机控制着测试电路的各个部分，建立计算机与单片机的联系就可实现计算机对外部的控制。
3.3 通信接口的设计
IBM-PC机与单片机的连接采用零调制三线型，即只需用RDX、TXD和地线三线连接PC机和单片机。鉴于单片机的串口是一个标准的TTL电平接口（3.8～5V表示"1"，0～0.3V表示"0"），而PC机配置的是RS232标准串行口，二者的电器规则不一致，因此要完成单片机到PC机的通信问题必须首先解决电平的转换问题。
单片机通过T C232CPE芯片连接计算机， 一片TC232CPE只需一个＋5V电源供电，即可解决两组信号电平转换。该芯片内部可自动产生RS232C所需要的逻辑电平，可实现单片机与IBM-PC机的接口直接连接。IBM-PC机的RS232接口是通用异步发送/接收8250UART为核心构成的，PC机的BIOS中提供了专门用于串行通信的中断调用。
采用光电隔离器将电压隔离，防止高电压对低电压和数字电压产生影响。
计算机和单片机的数据采集的系统如图2所示。

4 软件设计
在单片机中使用MICRO-C51编译器，8051C语言编译器经济实用、编译速度快，按照标准的UNIX C语言编译语法设计，提供多种函数库供程序设计使用，提供嵌套注释、可嵌入汇编语言，可以用C语言设计中断程序[4]。
使用Delphi6建立串行通信程序及组件， Delphi调用 Windows API函数来建立通信机制。表1是所使用的API函数，使用Delphi调用API函数建立计算机与COM口的通信。源程序在uses区段中加入Windows。

5 结论
图3是传感器在200PPM乙酰甲胺磷与200PPM 敌百虫1:1混合下测试的动态特征图谱。它记录了测试点到结束点的整个过程的电压变化，对于分析气敏传感器的气氛环境起了重要的作用。

实验结果证明，计算机数据采集的输出动态响应高，能灵敏地反应出外界气体的变化，达到了气敏传感器绘图仪无法达到的动态特性，在多传感器的测量上可以比较同一时间的气敏传感器各个信号值。

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