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基于单片机的传感器信号处理技术【试验箱控制器】

基于单片机的传感器信号处理技术【试验箱控制器

    涉及电子传感器电路技术的设计与应用领域,尤其基于单片机的信号处理技术。

系统包括:主控单元、电源控制单元、电源变换单元、信号处理单元4、输出单元5,所述电源控制单元2与电源变换单元3连接,电源变换单元3与信号处理单元4连接,信号处理单元4、电源控制单元2以及输出单元5都与系统主控单元1连接。

   所述系统主控单元1包括单片机控制芯片、系统调试接口以及按键,参考图2,该单片机控制芯片的输入为3.3v电压,并通过电容C2-C207进行整流滤波,接脚PA1通过电容C209接地。系统调试接口连接单片机芯片的DB1和NRST端。参考图3,所述按键包括Key2、Key3、Key4、Key5、KeyON1以及KeyON2,KeyON2、Key2、Key3、Key4、Key5分别连接了电容C7以及C3以防抖。KeyON1以及KeyON2用于控制电源控制单元2,Key2、Key3、Key4、Key5可通过单片机写入程序赋予不同的定义来控制系统的复位、电源、显示屏、蜂鸣器等部件。所述输出单元5包括液晶显示模块以及蜂鸣器电路模块。参考图4,所述液晶显示模块为4×28的LED液晶显示屏,直接与单片机控制芯片连接,用于显示传感器参数。参考图5,所述蜂鸣器电路模块包括蜂鸣器SP2、二极管D2以及蜂鸣器驱动电路U2。蜂鸣器驱动电路U2的一端连接单片机的PD3接口,一端连接二极管D2的正极,二极管D2与蜂鸣器SP2串接。该蜂鸣器可通过设置使之达到预设阈值的时候试验箱控制器发出报警信号。

    所述电源控制单元2包括防反接输入保护、滤波模块以及可控3.3V电源稳压器。所述滤波、防反接输入保护电路包括电容C1以及二极管D1,电容C1正极接5v电源,负极接地用于滤波,二极管D1正极接滤波后的5v电源,负极接电源稳压器电路用于防止反接。所述可控3.3V电源稳压器包括LDO芯片、电阻R1、R1电容G7二极管D1,LDO芯片的输入端接5v电源,电容C1正极接电源负极接地,同时按键KeyON1通过电阻R1连接到输入端,输出端输出3.3v电压并通过电容C102接地,电阻R102一端接地,另一端与R1串联到二极管D1的正极,R1与R102之间连接到单片机控制芯片,R1与D1之间连接有按键KeyON2,二极管D1的负极接LDO芯片的使能端以及电阻RC1的一端,R1以及C1的另一端接地,电阻R1的另一端连接到单片机,芯片的电容接口通过C1接地,可降低输出噪声。该电路模块可将5v输入电压输出为3.3v的稳压电源作为单片机控制芯片以及电源变换单元3的电源输入。两个按键控制电源的通断。

    电源变换单元3通过DC/DC电源变换器转换电源控制单元2的输出电压,并输入到信号处理单元4。电源控制单元2输出为3.3v的稳压电源,通过DC/DC电源变换器后转换为-3.3v的电压。

    信号处理单元4的传感器信号输入包括pH传感器输出的电压信号以及温度传感器输出的电阻信号

    U4B作为第一阻抗变换器提供阻抗变换,将pH传感器输出的高内阻电压信号变换为低阻抗信号,后经过R4、R5以及Vref+电压偏置模块电路,将正负电压信号转换为正电压信号,再经过第二阻抗变换器U4A以及R4、C402阻抗变换、滤波后将信号输出到单片机芯片的模数转换接口。

    以电阻为输入信号的信号处理单元4包括电压转换模块、抗干扰保护模块、第三阻抗变换器以及滤波模块,所述电压转换模块通过抗干扰保护模块与第三阻抗变换器连接,并经过滤波模块后连接到系统主控单元1。电压转换模块通过Vref+、R4提供一个基准电压以及分压电阻,将电阻信号转换为电压信号,经过第三阻抗变换器U4A以及C4阻抗变换、滤波,将信号输出到单片机芯片的模数转换接口。抗干扰保护模块包括C4以及R405,提供抗干扰保护。  系统通过单片机实现对输入信号及输入电压的控制、处理及输出,结构简单,且包括屏显、蜂鸣等功能,满足了一般控制电路的需求。


                        


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