基于XMEGA的便携式电解质分析仪的设计
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2．1 传感器调理放大电路
该分析仪的样品液经高分子膜传感器测量后得到的电信号的幅度很小，在-250～250 mV之间，无法直接进行A／D转换。因此，需要对这些模拟信号进行调理放大处理。在电路的设计上，为了与离子选择电极的高内阻相匹配，采用CA3140集成运算放大器作为一级放大，二级放大采用高精度低漂移的HAl7741运算放大器。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/180533.htm
如图2所示，采用3个运算放大器组成的测量放大电路，前段有2个高输入阻抗的CA3140构成差动输入。后端的HAl7741实际上是一差动跟随器，其增益近似为1。为了保证放大器的精度，负反馈电阻选择高精度低温漂的精密电阻，且电路闭环增益不太大。同时为防止电路板表面的漏电流，对电路板进行了局部镂空。为了能在野外恶劣环境下工作，对电路板还进行了防潮处理和电子屏蔽。
电极信号有钾、钠、氯、钙和pH共5路，分别经各自的放大电路后连接到ATxmegal28A1微处理器的A／D模块端口。
2．2 键盘接口
为便于用户使用，该系统共36个按键，其中有26个英文字母按键、4个快速功能按键、4个方向按键以及确定和取消按键，这些按键制作成6x6的薄膜开关按键。所有按键均有CH452器件控制，这样可降低主处理器的工作负担，大大简化了软件编写程序。CH452内置64键键盘控制器，基于8x8矩阵键盘扫描；内置按键状态输入的下拉电阻；内置去抖动电路；键盘中断，可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出；提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放；支持按键唤醒，处于低功耗节电状态中的CH452可以被部分按键唤醒。
图3为基于CH452的键盘接口电路。为了防止按键被按下后，CH452的SEG信号线与DIG信号线形成短路，在CH452的DIG0～DIG5引脚与键盘矩阵之间串联有限流电阻，图3中R40～R46，其阻值为10 kΩ。CH452采用4线制与主处理器ATxmegal28A1链接，占用主处理器1个中断接口和
l组SPI接口。
2．3 USB通讯接口
为便于仪器现场使用方便，该系统设计了对外信息输送的USB接口，可使仪器便捷地与各类存储器及电脑连接。其中，USB接口控制器采用CH357器件。CH357支持USB-HOST主机方式和USBDEVICE／SLAVE设备方式。在本地端CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可方便地挂接到ATxmegal28Al微控制器的系统总线上。图4为CH375与主控制器的连接电路，CH375的TXD引脚直接接地，从而使CH375工作于并口方式。电容C1201用于CH375内部电源节点退耦，采用0．01μF的高频瓷片电容，可提高接口的EMI要求。电容C47和C1202用于外部电源退耦，采用0．1μF的高频瓷片电容。晶体X11、电容C1203和C1204用于CH375的时钟振荡电路。USB-HOST主机方式要求时钟频率比较准确，X11的频率是12 MHz±0．4‰，C1203和C1204是容量约为15 pF的独石电容。LEDl为数据传送指示灯，用户可以直观观察数据传送状态。
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