大气压强传感器在海拔高度测量中的应用研究

　　2．2 放大滤波电路

　　本仪器采用的运算放大器是美国AD公司的仪器仪表放大器AD620，该放大器的放大系数可以由外接电阻RG所决定，其具体的放大倍数计算公式为。AD620的核心是三运放电路，并具有较高的共模抑制比，而且温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小，调节方便。由于大气压强传感器TP015的输出在10～150 mV，而A／D芯片MCP3221的信号输入范围为0～3 V，故设定AD620的放大倍数约为30倍。其放大滤波电路原理如图3所示。

　　2．3 A／D转换电路

　　本仪器中的A／D电路采用Microchip Technology公司的12位低功率模数转换器MCP3221。MCP3221是连续的近似值12位逐次逼近式A／D转换器。采用2线串行和I2C兼容的接口。MCP3221采用单电源工作，故可简化电路设计。该器件可在较大的电压范围内工作(2．7～5．5 V)，同时片内还具有采样保持电路和自定时转换功能，其采集时间和转换可利用内部时钟定时。每次转换后，可将结果存在12位的寄存器里，并按照I2C总线时序读取A／D转换的值。当MCP3221采用快速转换模式并且时钟速率为400 kHz时，其最大的采样速率可达22．3 ksps。在硬件电路上，MCP3221的电源电压必须具有较小的纹波且保持稳定，这样，A／D的误差才会小。MCP3221的SCL和SDA引脚需上拉10 kΩ电阻后再与单片机I／O相接。MCP3221与8051单片机的接口电路如图4所示。

　　2．4 温度采集电路

　　本文介绍的海拔高度测量仪器的温度采集电路采用Dallas半导体公司的一线式数字温度传感器DS18B20。数字式温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它可采用一根信号线来实现信号的双向传输，并具有接口简单，节省I／O口线，便于扩展和维护等优点。DS18B20的测量温度范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内，其精度为±0．5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，从而大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境下的现场温度测量。DS18B20与单片机8051的接口电路如图5所示。