畢業(yè)設(shè)計(jì)—傳感器電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：傳感器電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　姓名</p><p>　院系<

2、/p><p>　專業(yè)</p><p>　年級(jí)</p><p>　學(xué)號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　傳感器電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘 要：溶解氧數(shù)字化傳感器是應(yīng)用單片機(jī)控制的智能化傳感器，它可以對(duì)液體中溶解氧的含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。本設(shè)計(jì)

3、從總體上介紹了溶解氧數(shù)字化傳感器的工作原理，著重介紹了電路元器件的選取以及輸入信號(hào)的放大和P89LPC925芯片的工作原理，利用P89LPC925芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧濃度的準(zhǔn)確測(cè)量。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溶解氧傳感器；P89LPC925;AD623</p><p>　　The design of the dissolved oxygen sensor </p><p

4、>　　Abstract: Dissolved oxygen digital sensor is a king of intelligent sensor which use single-chip computer to control, it could measure the oxygen dissolved in liquid accurately. This design introduces the work princ

5、iple of dissolved oxygen digital sensor, it introduces the selection of the </p><p>　　circuit components and amplification of input signals and the work principle of P89LPC925 chip, P89LPC925 chip using the

6、dissolved oxygen concentration on the measurement accuracy.</p><p>　　Key Words: dissolved oxygen sensor; P89LPC925; AD623</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　氧是維持人類生命活動(dòng)必不可少的物質(zhì)

7、，它與人類的生存息息相關(guān)。氧也是與化學(xué)、生化反應(yīng)、物理現(xiàn)象最密切的一種化學(xué)元素，無論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、交通、醫(yī)療、生態(tài)環(huán)境等各個(gè)方面都有重要作用。特別是在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，水體溶解氧對(duì)水中生物如魚類的生存有著至關(guān)重要的影響。缺溶氧（溶解氧低于4mg/L）時(shí)將導(dǎo)致水生物窒息死亡；低溶氧導(dǎo)致水生物生長(zhǎng)緩慢,增重率低而餌料系數(shù)高，對(duì)疾病的抵抗能力發(fā)病率高,生物的生長(zhǎng)受到限制；高溶氧時(shí)某些魚類幼體可能會(huì)出現(xiàn)氣泡病。因此溶解氧濃度的精確測(cè)量顯得尤為

8、重要。</p><p>　　2 溶解氧傳感器簡(jiǎn)介</p><p>　　溶解氧是溶解在水中的分子態(tài)氧，該定義是可查資料[1]-[4]，隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，溶解氧測(cè)量已從水介質(zhì)延伸到了非水液體介質(zhì)，如丙酮、苯、氯苯、環(huán)乙烷、甲醇、正辛烷。分布方式有水平分布和垂直分布兩種. 溶解氧的一個(gè)來源是水中溶解氧未飽和時(shí)，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個(gè)來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。溶解氧隨著溫度

9、、氣壓、鹽分的變化而變化，一般說來，溫度越高，溶解的鹽分越大，水中的溶解氧越低；氣壓越高，水中的溶解氧越高。</p><p>　　GBZB1-1999地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)溶解氧的測(cè)量，規(guī)定了兩種方法，碘量法和電化學(xué)探頭。碘量法是溶解氧仲裁測(cè)量法，準(zhǔn)確度高（相對(duì)誤差2.2%）[3]，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力。電化學(xué)探頭法快捷而方便，解決了溶解氧的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量問題，是進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)、水資源調(diào)查的理想方法。電流測(cè)定法根據(jù)分子氧透過薄膜

10、的擴(kuò)散速率來測(cè)定水中溶解氧（DO）的含量。測(cè)量時(shí)，溶解于電極端頭外部被測(cè)介質(zhì)中的氧傳遞至電極透氧膜外表面，經(jīng)由透氧膜和內(nèi)電解質(zhì)溶液膜中擴(kuò)散，最后到達(dá)電極陰極表面，在適宜的極化電壓下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生電極響應(yīng)電流。溶氧電極的薄膜只能透過氣體，透過氣體中的氧氣擴(kuò)散到電解液中，立即在陰極（正極）上發(fā)生還原反應(yīng)： O2+2H2O+4e=4OH-

11、 (1) 在陽極（負(fù)極），如銀－氯化銀電極上發(fā)生氧化反應(yīng)： 4Ag+4Cl- = 4AgCl+4e (2) (1)式和(2)式產(chǎn)生的電流與氧氣的</p><p>　　電流測(cè)定法的測(cè)量速度比碘量法要快，操作簡(jiǎn)便，干擾少（不受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響），而且能夠現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)連

12、續(xù)檢測(cè)，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時(shí)，會(huì)使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時(shí)更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來測(cè)定氧濃度的特性，測(cè)定過程中需要消耗氧氣，所以在測(cè)量過程中樣品要不停地?cái)嚢?，一般速度要求至少?.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測(cè)量精度和響應(yīng)時(shí)間都受到擴(kuò)散因素的限制。本設(shè)計(jì)用到的溶解氧探頭屬于Clark電極類型，每隔一段時(shí)間要活化，透氧膜

13、也要經(jīng)常更換。[6]要使用探頭時(shí)必須進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)方法如下：</p><p>　　圖1 溶解氧濃度值計(jì)算原理說明</p><p>　　V0 :1000mL水中放入4克亞硫酸鈉，此時(shí)所測(cè)得的電壓值。</p><p>　　V100:將溶解氧探頭放在空氣中所測(cè)得電壓值。</p><p>　　K=(V100-V0)/100</p>&

14、lt;p><b>　　DO=KVX+V0</b></p><p>　　在102.3kPa大氣壓下，飽和空氣的水中氧的溶解度見表1，不同溫度下氧在純水中的飽和溶解度系數(shù)見表2。</p><p>　　表1 102.3kPa大氣壓下在飽和空氣的水中氧的溶解度</p><p>　　表2不同溫度下氧在純水中的飽和溶解度系數(shù)表[5]</p>

15、;<p>　　傳感器是將各種非電量（包括物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硪环N物理量（一般為電量）的裝置。溶解氧傳感器就是將水中溶解氧通過溶解氧探頭轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)，經(jīng)過并聯(lián)大電阻將電流轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過放大再輸入到單片機(jī)，經(jīng)過編程計(jì)算，從而得出所測(cè)溶解氧的濃度，如圖2所示。</p><p>　　圖2溶解氧傳感器簡(jiǎn)易圖</p><p>　　近

16、年來，由于半導(dǎo)體技術(shù)已進(jìn)入了超大規(guī)模集成化階段，各種制造工藝和材料性能的研究已達(dá)到相當(dāng)高的水平。這為傳感器的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。從發(fā)展前景來看，它具有固態(tài)化、集成化和多功能化、圖像化和智能化特點(diǎn)。溶解氧數(shù)字化傳感器就屬于智能化傳感器，兼有檢測(cè)和信息處理功能。[7]</p><p>　　3 信號(hào)輸入部分電路</p><p>　　3.1 電源濾波電路圖</p><p&

17、gt;　　如圖3所示，濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端，電解電容具有濾波作用，使脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。由于電解電容一般具有一定的電感，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了1uF和0.1uF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾，值得注意的是連接電路時(shí)要把電解電容的極性連接正確。同時(shí)為了讓低頻、高頻信號(hào)都可以很好的通過，就采用一個(gè)1uF

18、大電容并上一個(gè)0.1uF小電容的方式。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。</p><p><b>　　圖3 電源濾波電路</b></p><p>　　3.2 信號(hào)放大電路</p><p>　　由溶

19、解氧探頭所輸出的信號(hào)為電流信號(hào)，經(jīng)并聯(lián)的大電阻R6轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，僅為1-100mV，電壓很小，必須用一個(gè)放大電路將所測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大。</p><p>　　3.2.1 信號(hào)放大電路圖</p><p>　　如圖4所示，本設(shè)計(jì)選用AD623放大器，它低功耗，最大575μA電源電流且可以單電源工作，只需一只外接電阻就可設(shè)置增益，而且它輸入阻抗大，對(duì)輸入信號(hào)影響小。</p><

20、p>　　C9要用帶極性的電解電容，但因所需電容比較?。?uF以下），帶極性和不帶極性區(qū)別不大，所以可以直接用普通電容即可。R6用來將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，它的取值主要取決于溶解氧探頭的測(cè)量要求，本設(shè)計(jì)用1M。由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量?jī)?chǔ)存起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容C9在下面的電路中起平波的作用，以保證信號(hào)輸入的精確性。</p

21、><p><b>　　圖4 信號(hào)輸入電路</b></p><p>　　3.3 AD623放大器簡(jiǎn)介

22、 </p><p>　　AD623是一個(gè)能在單電源（+3V到+12V）下提供滿電源幅度輸出的集成單電源儀表放大器。AD623具有較好的靈活性，使用單個(gè)增益設(shè)置電阻就可以

23、進(jìn)行增益編程，本設(shè)計(jì)使用AD623 8引腳配置。在無外接電阻條件下，AD623被設(shè)置為單位增益（G=1），在接入外接電阻后，AD623可編程設(shè)置增益，其增益最高可達(dá)1000倍。</p><p>　　AD623通過提供極好的隨增益增大而增大的交流共模抑制比（AC CMRR）而保持最小的誤差。線路噪聲及諧波將由于共模抑制比（CMRR）在高達(dá)200Hz時(shí)仍保持恒定而受到抑制。AD623具有較寬的共模輸入范圍，它可以放大

24、具有低于地電平150mV共模電壓的信號(hào)。當(dāng)在電源電壓下工作時(shí)，滿電源幅度輸出級(jí)使動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最大。AD623可取代分立的儀表放大器設(shè)計(jì)，且在最小的空間內(nèi)提供很好的線性度、溫度穩(wěn)定性和可靠性。</p><p>　　3.3.1 AD623放大器的特點(diǎn)</p><p><b>　　1.便于使用 ;</b></p><p>　　2.性能優(yōu)于分立設(shè)計(jì);&

25、lt;/p><p>　　3.單電源或雙電源工作 ;</p><p>　　4.滿電源幅度輸出;</p><p>　　5. 輸入電壓范圍擴(kuò)展至低于地150mV（單電源）;</p><p>　　6. 低功耗，最大575μA電源電流;</p><p>　　7.單個(gè)外接電阻增益設(shè)置;[10]</p><p>

26、　　3.3.2 AD623放大器的工作原理</p><p>　　AD623是基于改進(jìn)的傳統(tǒng)三運(yùn)放方案的儀表放大器，即使共模電壓達(dá)到電源負(fù)限時(shí)，它也能確保單電源或雙電源工作。低的輸入輸出電壓失調(diào)，絕對(duì)的增益精確性，并且只需一只外接電阻設(shè)置增益，使AD623成為同類產(chǎn)品最通用的儀表放大器之一。</p><p>　　輸入信號(hào)加到作為電壓緩沖器的PNP晶體管上，并且提供一個(gè)共模信號(hào)到輸入放大器每個(gè)

27、放大器接入一個(gè)精確的50kΩ的反饋電阻以保證增益可編程。差分輸出為：</p><p>　　VO=（1+100K/RG）VC</p><p>　　然后差分電壓通過輸出放大器轉(zhuǎn)變?yōu)閱味穗妷海摲糯笃饕材芤种戚斎敕糯笃鬏敵鲂盘?hào)中的任何共模電壓。</p><p>　　AD623的誤差很低，有兩個(gè)誤差源：輸入誤差和輸出誤差。當(dāng)折合到輸入端(RTI)時(shí)，輸出誤差除以增益，實(shí)際上

28、在增益很高時(shí)，輸入誤差起主要作用；在低增益時(shí)，輸出誤差起主要作用。對(duì)給定增益，總失調(diào)電壓(V)由下式計(jì)算：</p><p>　　總誤差(RTI)=輸入誤差+輸出誤差/增益總誤差(RTO)=輸入誤差×增益+輸出誤差</p><p>　　AD623的增益由RG進(jìn)行電阻編程，或更準(zhǔn)確的說，由1腳與8腳之間的阻抗來決定。AD623被設(shè)計(jì)為使用0.1%～1%容限的電阻提供精確的增益。表2

29、列出了不同增益所需的RG阻值。注意，當(dāng)G=1時(shí)，RG端不連接（RG=∞）。對(duì)于任意的增益值，RG可由以下公式計(jì)算：</p><p>　　RG=100kΩ/（G-1）[10]</p><p>　　表2 增益電阻所需阻值</p><p><b>　　4 單片機(jī)電路</b></p><p>　　4.1 單片機(jī)電源電路圖&l

30、t;/p><p>　　電子設(shè)備一般都需要穩(wěn)定的電源電壓。如果電源電壓不穩(wěn)定，將會(huì)引起測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度降低，直流放大器的零點(diǎn)漂移，交流噪聲增大等。</p><p>　　輸出固定3.3V正電壓如圖所示，TPS79133具有超低噪聲、高PSRR、快速射頻、低啟動(dòng)、100mA低壓降穩(wěn)壓器等優(yōu)良特點(diǎn)，所以選用TPS79133穩(wěn)壓塊。</p><p>　　圖5中C10用以抵消輸入

31、端因接線較長(zhǎng)而產(chǎn)生的電感效應(yīng)。為防止自激振蕩，其取值范圍在0.1-1uF之間（若接線不長(zhǎng)時(shí)可不用）。像所有的低頻調(diào)節(jié)電路,TPS79133 需要在OUT和GND兩端口之間連接一個(gè)輸出電容器以穩(wěn)定內(nèi)在的控制環(huán)。最小電容量推薦是 1uF，任何的1uF或比1uF大的電容器都是適當(dāng)?shù)模蔆11取1uF。</p><p>　　圖5 單片機(jī)電源穩(wěn)壓電路</p><p>　　4.2 89LPC925芯片

32、簡(jiǎn)介</p><p>　　P89LPC925是飛利浦公司生產(chǎn)的一種單片封裝適合于高集成度、低成本場(chǎng)合的微控制器，可以滿足多方面的性能要求。P89LPC925采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。P89LPC925集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積并降低系統(tǒng)成本。</p><p>　　4.2.1 P89PLC925芯片

33、主要功能</p><p><b>　　1.主要特性</b></p><p>　　*8KB Flash 程序存儲(chǔ)器，具有1KB可擦除扇區(qū)和64字節(jié)可擦除頁規(guī)格，可擦除單個(gè)字節(jié)。</p><p>　　*256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p>　　*2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每一個(gè)定時(shí)器均可設(shè)置為溢出時(shí)觸發(fā)相應(yīng)端口輸出或作

34、為PWM輸出。</p><p>　　*實(shí)時(shí)時(shí)鐘可作為系統(tǒng)定時(shí)器。</p><p>　　*4輸入8位的A/D轉(zhuǎn)換器/1個(gè)DAC輸出。2個(gè)模擬比較器，可選擇輸入和參考源。</p><p>　　*增強(qiáng)型UART。具有波特率發(fā)生器、間隔檢測(cè)、錯(cuò)誤檢測(cè)、自動(dòng)地址識(shí)別和通用的中斷功能。</p><p>　　*400kHz字節(jié)寬度的I2C通信端口。<

35、/p><p>　　*可配置的片內(nèi)振蕩器及其頻率范圍和RC振蕩器選項(xiàng)（通過用戶可編程Flash配置位選擇）。選擇 RC振蕩器時(shí)不需要外接振蕩器件。振蕩器選項(xiàng)支持的頻率范圍為20KHz-18MHz?？蛇x擇RC振蕩器選項(xiàng)并且其哦可進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)。</p><p>　　*操作電壓VDD范圍為2.4-3.6 V，I/O口可承受5V（可上拉或驅(qū)動(dòng)到5.5V）。</p><p>　　

36、*最少15個(gè)I/O口，選擇片內(nèi)振蕩和片內(nèi)復(fù)位時(shí)可多達(dá)18個(gè)I/O口。</p><p>　　*看門狗定時(shí)器具有片內(nèi)獨(dú)立振蕩器，無需外接元件。</p><p><b>　　2.A/D轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　P89LPC925包含1個(gè)八位、4路逐步逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖見圖6</p><p>　　

37、圖6 A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖</p><p>　　用于 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入管腳也具有數(shù)據(jù)輸入和輸出功能。為了得到最好的模擬特性，用于ADC 或 DAC 的管腳應(yīng)當(dāng)禁止其數(shù)字輸出和輸入功能，并且斷開與 5V 最大允許電壓的連接。通過將端口設(shè)置成僅為輸入模式來禁止數(shù)字信號(hào)輸出。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的特性：</p><p>　?。?） 8位4路輸入的逐

38、次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。 </p><p><b>　　4個(gè)結(jié)果寄存器。 </b></p><p>　　（2）6種工作模式 ：</p><p>　?。潭ㄍǖ?，單次轉(zhuǎn)換模式 </p><p>　?。潭ㄍǖ?，連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 </p><p>　　－自動(dòng)掃描，單次轉(zhuǎn)換模式 </p><

39、;p>　?。詣?dòng)掃描，連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 </p><p>　　－雙通道，連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 </p><p><b>　?。瓎尾侥Ｊ?</b></p><p>　　（3）3種轉(zhuǎn)換啟動(dòng)模式 </p><p><b>　?。〞r(shí)器觸發(fā)起動(dòng) </b></p><p><b>

40、　?。⒓雌饎?dòng) </b></p><p><b>　?。呇赜|發(fā) </b></p><p>　?。?）在3.3MHz 的ADC時(shí)鐘下，8位轉(zhuǎn)換時(shí)間≥3.9us ；</p><p><b>　　中斷或查詢操作 ；</b></p><p><b>　　邊界限制中斷 ；</b&

41、gt;</p><p>　　DAC輸出到高輸出阻抗的I/O口 ；</p><p><b>　　時(shí)鐘分頻器 ；</b></p><p><b>　　掉電模式； </b></p><p>　　3. I2C 總線接口</p><p>　　I2C總線用兩條線，串行時(shí)鐘（SCL）和串行

42、數(shù)據(jù)（SDA），在總線和器件之間傳遞信息?？偩€的主要特性如下：主機(jī)和從機(jī)之間為雙向數(shù)據(jù)傳送；多主機(jī)總線（無中央主機(jī)）；多主機(jī)同時(shí)傳送時(shí)進(jìn)行仲裁避免總線上數(shù)據(jù)沖突；串行時(shí)鐘同步使得不同位速率的器件可以通過一條串行總線進(jìn)行通信；串行時(shí)鐘同步可作為握手機(jī)制，用于掛起和恢復(fù)串行傳輸；I2C總線可用于測(cè)試和診斷。 </p><p>　　I2C 總線配置如圖7所示，根據(jù)方向位（R/W）狀態(tài)的不同，I2C 總線上具有兩種不同類

43、型的數(shù)據(jù)傳輸：（1）數(shù)據(jù)從主發(fā)送器傳送到從接收器。主機(jī)發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)為從地址，每接收一個(gè)字節(jié)就返回一個(gè)應(yīng)答位。（2）數(shù)據(jù)從從發(fā)送器傳送到主接收器。第一個(gè)字節(jié)（從地址）由主機(jī)發(fā)送，然后從機(jī)返回一個(gè)應(yīng)答位。接下來是從機(jī)向主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)。主機(jī)每接收一個(gè)字節(jié)會(huì)返回一個(gè)應(yīng)答位，但最后一個(gè)字節(jié)除外。接收完最后一個(gè)字節(jié)時(shí)返回一個(gè)“非應(yīng)答”。主機(jī)產(chǎn)生所有的串行時(shí)鐘脈沖以及起始和停止條件。傳輸以一個(gè)停止條件或一個(gè)重復(fù)的起始條件結(jié)束。由于重復(fù)的起始條

44、件是下一次傳輸?shù)拈_始，因此I2C總線不會(huì)被釋放。 </p><p>　　P89LPC925 提供字節(jié)方式的 I2C 接口。它支持 4 種工作模式：主發(fā)送模式、主接收模式、從發(fā)送模式和從接收模式。 </p><p>　　圖7 I2C總線配置</p><p>　　4.2.2 P89PLC925的低功耗選擇 </p><p>　　P89LPC92

45、5 設(shè)計(jì)最大工作頻率為 18MHz( CCLK)。但是如果 CCLK 為 8MHz 或更低，CLKLP 位（AUXR1.7）可置位以降低功耗。此外，在任何一次復(fù)位后，CLKLP 都為 0 以允許實(shí)現(xiàn)最高性能。如果CCLK運(yùn)行在8MHz 或更低的頻率時(shí)，該位可以在軟件當(dāng)中置位。本設(shè)計(jì)工作頻率為12MHZ。[9]</p><p>　　4.2.3 P89PLC925的極限參數(shù) </p><p>

46、<b>　　1. 極限參數(shù) </b></p><p>　　符號(hào) 參數(shù)條件 </p><p>　　Tamb(bias) 工作環(huán)境溫度 -55~+125 ℃ </p><p>　　Tstg 儲(chǔ)存溫度 -65~+150 ℃ </p>

47、<p>　　Vn 任意腳對(duì)VSS 電壓 -0.5~+5.5 V </p><p>　　IOH(I/O) 每個(gè)I/O口高電平輸出電流 - 8 mA </p><p>　　IOL(I/O) 每個(gè)I/O口低平輸出電流 - 20 mA </p><p>　　II/O(tot)(max) I/O口最大總電流 -

48、80 mA </p><p>　　4.2.4 P89PLC925芯片管腳圖</p><p>　　1.P89LPC925的管腳圖和功能原理圖如圖8所示： </p><p>　　圖8 P89LPC925的管腳圖</p><p>　　2.本設(shè)計(jì)中用到的P89LPC925管腳其類型、名稱和功能，如表3所示：</p><p>

49、;　　表3 P89LPC925主要管腳及其功能</p><p>　　3.P89LPC925的邏輯符號(hào)如圖9所示： </p><p>　　圖9 P89LPC925 邏輯符號(hào)</p><p>　　5 MiniICP下載線的電路連接</p><p>　　MiniICP下載線是針對(duì)用于P89LPC900系列FLASH單片機(jī)進(jìn)行ICP編程的下載

50、線，它體積小重量輕。使用時(shí)不需要適配器，只要在電路設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留MiniICP接口下載線即可。用USB接口,下載速度快，由USB供電支持，熱插拔編程更穩(wěn)定、可靠性更高，使用簡(jiǎn)便，適用于除舊版932以外的900系列任何一款單片機(jī)。 </p><p>　　ICP是一種串行的編程方法，通過一根時(shí)鐘線PCL控制數(shù)據(jù)線PDA傳輸編程指令和數(shù)據(jù)，完全依靠硬件無須內(nèi)駐代碼，編程的時(shí)候不用將芯片從目標(biāo)板上取下只需將芯片與編程器連接起

51、來。MiniICP繼承了ICP方式的快捷可靠，針對(duì)ICP編程方式設(shè)計(jì)一個(gè)專用MiniICP接口，只要在硬件板上預(yù)留MiniICP接口就可直接相連，使用更方便。</p><p>　　MiniICP用到的五個(gè)口線分別是VCC、VSS、RST、PCL、P0.5、PDA、P0.4。圖9中 1、 2、 4 三點(diǎn) GND 在 MiniICP 下載線中已經(jīng)相連，在進(jìn)行編程的時(shí)候， 除了 GND 以外，其它引腳都要與系統(tǒng)斷開，除

52、非該引腳外接器件 ICP 時(shí)為高阻態(tài)，以確保編程時(shí)序不受影響。 </p><p>　　系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，跳線跳到右側(cè)，USER 使用用戶的器件。要進(jìn)行 ICP 的時(shí)候， 跳線跳至 ICP 端，與系統(tǒng)斷開，進(jìn)行編程。</p><p>　　圖10 P89LPC925與MiniICP的電路連接</p><p>　　6. PCB板的繪制</p><p>

53、　　本設(shè)計(jì)的電路采用的是雙層板，包括頂層（TOP LAYER）和底層（BOTTOM LAYER）兩層，兩面敷銅，中間為絕緣層。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，一定要考慮所用元件的多少以及這些元件的形狀和尺寸。</p><p>　　電路板的設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線來進(jìn)行的。印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)電路的抗干擾能力影響很大：（1） 應(yīng)盡可能的縮小高頻元件之間的連線，設(shè)法減小它們之間的電磁干擾。（2） 按照電路的流程安排各個(gè)功能電

54、路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。（3） 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來布局。位于電路邊緣的元件，離電路板邊緣一般不應(yīng)小于2mm。同時(shí)，還應(yīng)留出印刷板的定位孔和固定板子所占用的位置，各安裝孔一般以略大于實(shí)際的孔為宜。</p><p>　　1.布線的方法對(duì)PCB的性能有重要的影響，應(yīng)遵循的規(guī)則：</p><p>　?。?）輸入輸出端的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰

55、平行 .</p><p>　?。?）印刷電路板的導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線的與絕緣基板間的粘附程度和流過它們的電流值來決定的。</p><p>　　（3）印制板導(dǎo)線拐彎一般取圓弧形，因直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。</p><p>　　2.抗干擾措施：（1） 電源線設(shè)計(jì) 根據(jù)印制電路板電流的大小，盡量加粗電源線的寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)，應(yīng)使電源線、地線的走

56、向與數(shù)據(jù)傳遞方向一致，這有助于增強(qiáng)抗干擾能力。</p><p>　?。?） 地線設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)地線時(shí)，應(yīng)把數(shù)字地和模擬地分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地。高頻電路采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)粗而短。接地線應(yīng)盡量加粗，且構(gòu)成環(huán)路狀。</p><p>　?。?） 去耦電容的配置，在電源輸入端跨接10uF的電容，原則上在每個(gè)芯片的電源輸入端都接上一個(gè)電容。對(duì)于抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的

57、元件，如ROM、RAM等存儲(chǔ)元件，應(yīng)在芯片的電源和地線之間接入去耦電容。</p><p>　?。?） 同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)該接在該極接地點(diǎn)上，采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路，工作穩(wěn)定，不宜自激。[11]</p><p>　　7. 本課題的程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　本課題的程序任務(wù)是：</p><p&

58、gt;　　初始化單片機(jī)各引腳、A/D模塊和看門狗，并且設(shè)置總線，開啟I2C中斷。</p><p>　　運(yùn)行A/D轉(zhuǎn)換程序并使其循環(huán)執(zhí)行。</p><p>　　同時(shí)通過單片機(jī)檢測(cè)從機(jī)是否接受到主機(jī)通過I2C總線傳遞過來的校準(zhǔn)指令。</p><p>　　當(dāng)接收完校準(zhǔn)指令后，調(diào)用校準(zhǔn)程序計(jì)算出溶解氧數(shù)值。</p><p>　　利用雙字節(jié)二進(jìn)制無符號(hào)

59、數(shù)運(yùn)算計(jì)算當(dāng)前溶解氧值，并轉(zhuǎn)換為BCD碼。</p><p>　　同時(shí)通過單片機(jī)檢測(cè)從機(jī)是否接收到主機(jī)通過I2C總線傳遞過來的發(fā)送指令。</p><p>　　當(dāng)接收到發(fā)送指令后，調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)將溶解氧值的BCD碼通過I2C總線發(fā)送到主機(jī)。如此往復(fù)循環(huán)，完成課題任務(wù)要求。</p><p>　　程序流程圖如圖 11所示：</p><p><

60、b>　　圖11 設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p><b>　　8. 總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)通過AD623實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，通過TPS79133實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電源穩(wěn)壓，利用P89LPC925芯片實(shí)現(xiàn)了水中溶解氧濃度的測(cè)量，通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì) ，我掌握了Protel 99 SE繪制電路原理圖和電路板的方法，同時(shí)也使我對(duì)以前學(xué)過的知識(shí)有了更新

61、更深刻地了解；同時(shí)，也使我對(duì)開發(fā)一個(gè)產(chǎn)品的過程有了一個(gè)全新的理解，這也使得我在以后的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]朱良漪.分析儀器手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1997.1120-1121</p><p>　　[2]GBI1913-93 電化學(xué)探頭法測(cè)定溶解氧，GB7489-89

62、碘量法測(cè)定溶解氧</p><p>　　[3]余瑞寶. 溶解氧儀用校準(zhǔn)液的調(diào)制方法及濃度測(cè)定，國外分析儀器—技術(shù)與應(yīng)用 1988（1） 23-26</p><p>　　[4] 張燕群 .JJG291-1999《覆膜電極容氧測(cè)定儀》檢定規(guī)程，中國計(jì)量出版社戴文源　</p><p>　　[5]DO－18電解型溶解氧電極使用說明書</p><p>　

63、　[6] 戴文源　孫力《水體溶解氧檢測(cè)方法綜述》安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院　合肥　230036 　環(huán)球水網(wǎng)</p><p>　　[7]王化祥 張淑英.《傳感器原理及應(yīng)用》（修訂版）天津大學(xué)出版社，2002.3.1-3</p><p>　　[8]西安電子科技大學(xué)出版社 2003年《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》彭軍編著</p><p>　　[9]周立功 P89LPC924/P8

64、9LPC925使用指南 </p><p>　　[10] P&S武漢力源電子股份有限公司P&S </p><p>　　[11]王廷才，電子線路輔助設(shè)計(jì)—Protel99SE.高等教育出版社2004.7.161-288</p><p>　　[12]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分(第四版) .北京：高等教育出版社，2000.7.446-450</p&

65、gt;<p>　　[13]潘永雄 新編單片機(jī)原理與應(yīng)用 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.8.63-65</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)與制作的過程中得到了XX老師的大力支持和幫助，XX老師不辭辛勞的教誨和關(guān)心，不僅使我在protel 99se畫圖，電路的設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)方面的認(rèn)識(shí)有所提高，更使我的治學(xué)態(tài)度變