基于89S51的TiO2氧敏传感器测量电路

作者：时间：2009-03-25来源：网络收藏

由于气敏传感器电阻特性的非线性，为了满足高精度测量的要求，有必要加入线性化电路进行补偿。半导体Ti02是缺氧型氧化物，在氧分压低的介质气体中由于氧缺位而构成电子传导型半导体。图3对应于TiO2 氧敏传感器电阻与氧分压P的关系。可表示为：

其中：A----常数；E----导电活化能；k----波尔兹曼常数；T----温度；n----敏感材料与气氛相平衡时主导缺陷所决定的常数，在n型半导体中为负，即电阻随分压升高而下降。
线性化电路最重要的集成电路是平方律电路。该电路采用模拟运算电路AD538。AD538是美国ＡＤＩ公司出品的单片实时模拟计算芯片，它能实时完成对数、指数、乘方和开方等运算，结构简单、精度高、运算速度快，可在高速工业测控系统、航空航天以及国防领域得到应用，它有三个输入电压VX，VY，VZ。其输出电压可以按照公式（1）的函数关系输出。由于线性化电路的前级是比例运放电路，其输出关系为公式（2），为，这样TiO2氧敏传感器的输出电阻与氧气浓度之间的非线性关系经过变换可表示为公式（3），这里设置m=n-1，就可以得到输出电压与氧分压P之间的线性对应关系，简化为公式（4）。这样只需要适当添加一些外围元件，其工作系数m由R23和R30决定，即可实现。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/173843.htm

线性化电路示于图4。检测气体时，用稳压电源5V对气敏传感器进行间接加热，其气体浓度的等效电阻随着气体浓度增加而呈非线性减少。

在没有线性化电路时，具有接近-1%的非线性误差；而增加线性化电路后，非线性误差变为大约0.1%~0.2%。
4．MAXIM7219组成的显示电路
在单片机系统中，单片机与LED的连接方式有并行和串行方式，并行方式由于占用口线多，不利于系统的进一步扩展，串行方式一般采用74LS164或74LS595，由于它们一个芯片只能驱动一位LED，要想输出8位LED显示，则需要8片集成电路，造成电路复杂，体积增大。
MAX7219（1）是单片机和共阴极七段――八位LED 显示或64 点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片，一片就可以驱动8位LED，电路简单又节约口线。片内包括BCD 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8×8 静态RAM。外部只需要一个电阻设置所有LED 显示器字段电流。MAX7219 和单片机只需三根导线连接，每位显示数字有一个地址由微处理器写入。允许使用者选择每位是BCD 译码或不译码。
MAX7219 和单片机之间有三条引线（DIN、CLK、LOAD），采用16 位数据串行移位接收方式。即单片机将16 位二进制数逐位发送到DIN 端，在CLK 上升沿到来前准备就绪，CLK 的每个上升沿将一位数据移入MAX7219 内移位寄存器，当16 位数据移入完，在LOAD 引脚信号上升沿将16 位数据装入MAX7219 内的相应位置，在MAX7219 内部硬件动态扫描显示控制电路作用下实现动态显示。