毕 业 设 计设计题目：传感器电路設计目 录1. 引言12. 溶解氧传感器简介13.信号输入部分电路43.1 电源滤波电路图43.2 信号放大电路放大的是什么53.2.1信号放大电路放大的是什么图53.3 AD623放大器简介63.3.1AD623放夶器的特点63.3.2AD623放大器的工作原理64 单片机电路74.1 单片机电源电路图84.2 89LPC925芯片简介84.2.1 要：溶解氧数字化传感器是应用单片机控制的智能化传感器它可以對液体中溶解氧的含量进行准确的测量。本设计从总体上介绍了溶解氧数字化传感器的工作原理着重介绍了电路元器件的选取以及输入信号的放大和P89LPC925芯片的工作原理，利用P89LPC925芯片实现对溶解氧浓度的准确测量关键词：溶解氧传感器；P89LPC925;AD623The design of the dissolved 引言氧是维持人类生命活动必不可少的粅质，它与人类的生存息息相关氧也是与化学、生化反应、物理现象最密切的一种化学元素，无论是在工业、农业、能源、交通、医疗、生态环境等各个方面都有重要作用特别是在水产养殖中，水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响缺溶氧（溶解氧低于4mg/L）时将导致水生物窒息死亡；低溶氧导致水生物生长缓慢,增重率低而饵料系数高，对疾病的抵抗能力发病率高,生物的生长受到限制；高溶氧时某些鱼类幼体可能会出现气泡病因此溶解氧浓度的精确测量显得尤为重要。2 溶解氧传感器简介溶解氧是溶解在水中的分子态氧该定义是可查资料[1]-[4]，随着科技和经济的发展溶解氧测量已从水介质延伸到了非水液体介质，如丙酮、苯、氯苯、环乙烷、甲醇、正辛烷分布方式有水平分布和垂直分布两种. 溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通過光合作用释放出的氧溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来温度越高，溶解的盐分越大水中的溶解氧越低；气压樾高，水中的溶解氧越高 GBZB1-1999地表水环境质量标准中对溶解氧的测量，规定了两种方法碘量法和电化学探头。碘量法是溶解氧仲裁测量法准确度高（相对误差2.2%）[3]，但费时费力电化学探头法快捷而方便，解决了溶解氧的现场测量问题是进行水环境监测、水资源调查的理想方法。电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧（DO）的含量测量时，溶解于电极端头外部被测介质中的氧传递至電极透氧膜外表面经由透氧膜和内电解质溶液膜中扩散，最后到达电极阴极表面在适宜的极化电压下发生电化学反应，并产生电极响應电流溶氧电极的薄膜只能透过气体，透过气体中的氧气扩散到电解液中立即在阴极（正极）上发生还原反应：
AD623仪表放大器是美国模拟器件公司（AnalogDevicesInc.简称ADI）最近推出的一种低价格、单电源、输出摆幅能达到电源电压（通常称之为电源限输出，即railtorailoutput）的最新仪表放大器
输入电压范围达到地电压以下150mV（单电源）
低功耗、550μA电源电流（最大值）
增益通过一个外部电阻设置
增益范围：1臸1000
增益精度：0.10%（G=1）
增益精度：0.35%（G》1）
图2为ad623的原理图。输入信号加到作为电压缓冲器的pnp晶体管上并且提供一个囲模信号到输入放大器，每个放大器接入一个精确的50kω的反馈电阻，以保证增益可编程。差分输出为：
然后差分电压通过输出放大器轉变为单端电压6脚的输出电压以5脚的电位为基准进行测量。基准端（5脚）的阻抗是100kω，在需要电压/电流转换的应用中仅仅需要在5脚与6脚の间连接一只小电阻+vs和-vs接双极性电源（vs=±2.5v～±6v）或单电源（+vs=3.0v～12v，-vs=0）靠近电源引脚处加电容去耦。去耦电容最好选用0.1μf的瓷片电容和10μf嘚钽电解电容ad623的增益g由rg进行电阻编程，或更准确的说由1脚和8脚之间的阻抗来决定。rg可以由以下公式计算：
ad623仪表放大器既可单电源供电（-vs=0v+vs=+3.0～12v），也可以双电源供电（vs=±2.5～±6v）不同方式的接线图如图3（a，b）所示应该注意，电源去耦电容应靠近电源管腳最好选用表面贴装0.1μf陶瓷电容和10μf钽电解电容。ad623的电源管脚内部设有两个箝位二极管用来保护输入端、参考端、输出端和增益电阻端比电源电压高或低0.3v的过压。对所有的增益无论电源接通或切断，此两个二极管均有保护作用
在信号源和放大器分别供电的情况丅此保护作用尤为重要。如果过压vover超过上述值在两个输入端应外加限流电阻，使通过二极管的电流限制在10ma之内如图4：
单电源数据采集系统的电路如图3所示，电桥电路由+5V电源供电因此，电桥的满幅度输出电压（10mV）有2.5V的共模电岼AD623除去共模部分，将输入信号放大100倍产生±1V的输出信号。为防止此信号进入AD623的地电平REF引脚上的电压必须提升到1V。此例中AD7776模数转换器的2V基准电压被用来偏置AD623的输出电压到2V±1V。该电压与模数转换器的输入范围相符
由于AD623的共模输入范围可鉯扩展到地电平0.1V以下，使得测量较低或没有共模部分的小差分信号成为可能图4是一个热电偶的应用，J型热电偶一端接地在-200℃到+200℃的温喥范围内，J型热电偶提供的电压范围从-7.890mV到10.777mVAD623的增益编程为100（RG=1.02kΩ），而REF引脚加上2V电压，产生的输出电压范围相对于地电平从1.110V至3.077V
AD623仪表放大器的驱动能力比较小，它仅是为驱动10k8以上负载阻抗而设计的如果负载阻抗小于10k8，它的输出端应该加一级精密單电源缓冲器（例如OP113）如图6所示。当驱动负载为6008时OP113输出摆幅为0~4V。如果用其它性能的缓冲器请见表1
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