基于89S51的TiO2氧敏傳感器測量電路

作者：時間：2009-03-25 來源：網(wǎng)絡(luò)

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由于氣敏傳感器電阻特性的非線性，為了滿足高精度測量的要求，有必要加入線性化電路進(jìn)行補(bǔ)償。半導(dǎo)體Ti02是缺氧型氧化物，在氧分壓低的介質(zhì)氣體中由于氧缺位而構(gòu)成電子傳導(dǎo)型半導(dǎo)體。圖3對應(yīng)于TiO2 氧敏傳感器電阻與氧分壓P的關(guān)系?？杀硎緸椋?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" onmousewheel="return bbimg(this)" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20130926/173843_2_0.jpg" onload="javascript:if(this.width>500)this.style.width=500;" border="0" />其中：A----常數(shù)；E----導(dǎo)電活化能；k----波爾茲曼常數(shù)；T----溫度；n----敏感材料與氣氛相平衡時主導(dǎo)缺陷所決定的常數(shù)，在n型半導(dǎo)體中為負(fù)，即電阻隨分壓升高而下降。
線性化電路最重要的集成電路是平方律電路。該電路采用模擬運算電路AD538。AD538是美國ＡＤＩ公司出品的單片實時模擬計算芯片，它能實時完成對數(shù)、指數(shù)、乘方和開方等運算，結(jié)構(gòu)簡單、精度高、運算速度快，可在高速工業(yè)測控系統(tǒng)、航空航天以及國防領(lǐng)域得到應(yīng)用，它有三個輸入電壓VX，VY，VZ。其輸出電壓可以按照公式（1）的函數(shù)關(guān)系輸出。由于線性化電路的前級是比例運放電路，其輸出關(guān)系為公式（2），為，這樣TiO2氧敏傳感器的輸出電阻與氧氣濃度之間的非線性關(guān)系經(jīng)過變換可表示為公式（3），這里設(shè)置m=n-1，就可以得到輸出電壓與氧分壓P之間的線性對應(yīng)關(guān)系，簡化為公式（4）。這樣只需要適當(dāng)添加一些外圍元件，其工作系數(shù)m由R23和R30決定，即可實現(xiàn)。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/173843.htm

線性化電路示于圖4。檢測氣體時，用穩(wěn)壓電源5V對氣敏傳感器進(jìn)行間接加熱，其氣體濃度的等效電阻隨著氣體濃度增加而呈非線性減少。

在沒有線性化電路時，具有接近-1%的非線性誤差；而增加線性化電路后，非線性誤差變?yōu)榇蠹s0.1%~0.2%。
4．MAXIM7219組成的顯示電路
在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)與LED的連接方式有并行和串行方式，并行方式由于占用口線多，不利于系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展，串行方式一般采用74LS164或74LS595，由于它們一個芯片只能驅(qū)動一位LED，要想輸出8位LED顯示，則需要8片集成電路，造成電路復(fù)雜，體積增大。
MAX7219（1）是單片機(jī)和共陰極七段――八位LED 顯示或64 點陣顯示接口的小型串行輸入/輸出芯片，一片就可以驅(qū)動8位LED，電路簡單又節(jié)約口線。片內(nèi)包括BCD 譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動器和8×8 靜態(tài)RAM。外部只需要一個電阻設(shè)置所有LED 顯示器字段電流。MAX7219 和單片機(jī)只需三根導(dǎo)線連接，每位顯示數(shù)字有一個地址由微處理器寫入。允許使用者選擇每位是BCD 譯碼或不譯碼。
MAX7219 和單片機(jī)之間有三條引線（DIN、CLK、LOAD），采用16 位數(shù)據(jù)串行移位接收方式。即單片機(jī)將16 位二進(jìn)制數(shù)逐位發(fā)送到DIN 端，在CLK 上升沿到來前準(zhǔn)備就緒，CLK 的每個上升沿將一位數(shù)據(jù)移入MAX7219 內(nèi)移位寄存器，當(dāng)16 位數(shù)據(jù)移入完，在LOAD 引腳信號上升沿將16 位數(shù)據(jù)裝入MAX7219 內(nèi)的相應(yīng)位置，在MAX7219 內(nèi)部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下實現(xiàn)動態(tài)顯示。