專利名稱：二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保和電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路。
背景技術(shù)：
二氧化硫是最常見的硫氧化物，無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味。是大氣中的主要污染物之一。汽車尾氣、火山爆發(fā)、許多工業(yè)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃燒時(shí)會(huì)生成二氧化硫。當(dāng)二氧化硫溶于水中，會(huì)形成酸雨的主要成分亞硫酸，S02還能與大氣中的飄塵黏附，當(dāng)人體呼 吸時(shí)吸入帶有S02的飄塵，會(huì)使S02的毒性增強(qiáng)，S02對(duì)金屬，特別是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。每年給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大的損失。職業(yè)接觸二氧化硫工種主要有燃燒含硫燃料、熔煉硫化礦石、燒制硫磺、制造硫酸和亞硫酸、硫化橡膠、制冷、漂白、消毒、熏蒸殺蟲、鎂冶煉、石油精煉、某些有機(jī)合成等作業(yè)工人和有關(guān)人員皆有可能接觸。職業(yè)性急性二氧化硫中毒，是在生產(chǎn)勞動(dòng)或其他職業(yè)活動(dòng)中，短時(shí)間內(nèi)接觸高濃度，二氧化硫氣體所引起的，以急性呼吸系統(tǒng)損害為主的全身性疾病。在生產(chǎn)生活中，尤其是在作業(yè)環(huán)境中，二氧化硫氣體的濃度有嚴(yán)格的限制要求，二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路可以用來(lái)探測(cè)空氣中二氧化硫氣體的濃度，可以用于工人作業(yè)環(huán)境防護(hù)及其它需要探測(cè)二氧化硫氣體濃度的場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是本發(fā)明包括微控制器、電源電路、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)電路、調(diào)試接口電路和狀態(tài)指示及按鍵電路。信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微控制器IIC接口信號(hào)連接，存儲(chǔ)電路與微控制器I/o 口信號(hào)連接，調(diào)試接口電路與微控制器調(diào)試接口信號(hào)連接，狀態(tài)指示及按鍵電路與微控制器I/o 口信號(hào)連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路還與信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)連接，所述的微控制器采用飛思卡爾公司的型號(hào)為MC9RS08KB12CTG的芯片。所述的電源電路包括第一濾波電容CI、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、快恢復(fù)二極管D1、功率電感LI、降壓穩(wěn)壓芯片U1、第五濾波電容C7、穩(wěn)壓二極管DZ1、參考電壓芯片U2、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、第一接插件J1，第一濾波電容Cl的正端與第二濾波電容C2的一端、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的3腳、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的5腳連接并與12V電源連接；可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl的一端與12V電源連接；參考電壓芯片U2的3腳、參考電壓芯片U2的4腳、穩(wěn)壓二極管DZl的陰極與12V電源連接；第一濾波電容Cl的負(fù)端與第二濾波電容C2的另一端連接并接地；降壓穩(wěn)壓芯片Ul的I腳與降壓穩(wěn)壓芯片Ul的2腳、快恢復(fù)二極管Dl的陽(yáng)極連接并接地；第三濾波電容C3的負(fù)端與第四濾波電容C4的一端連接并接地；第一接插件Jl的2腳接地連接；參考電壓芯片U2的2腳接地連接；第五濾波電容C7的一端接地連接；快恢復(fù)二極管Dl的陰極、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的4腳與功率電感LI的一端連接，功率電感LI的另一端與降壓穩(wěn)壓芯片Ul的6腳、第三濾波電容C3的正端、第四濾波電容C4的另一端連接3. 3V電源；第五濾波電容C7的另一端、參考電壓芯片U2的5腳接VREF參考電源，參考電壓芯片U2的I腳懸空，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl的另一端與第一接插件Jl的3腳連接，第一接插件Jl的I腳與微控制器11腳連接，所述的降壓穩(wěn)壓芯片Ul采用美信公司的MAX1836EUT33-T,參考電壓芯片U2采用德州儀器公司的LM4120AM5-3. 3，第一接插件Jl采用2. 54mm間距3芯單排接插件。所述的信號(hào)調(diào)理電路包括第六濾波電容C8、第七濾波電容C9、第八濾波電容C10、第九濾波電容CU、第十濾波電容C12、第^^一濾波電容C13、第十二濾波電容C14、第十三濾波電容C15、第十四濾波電容C16、第一運(yùn)算放大器U4、第二運(yùn)算放大器U5、數(shù)字電位器U7、第一匹配電阻R1、第二匹配電阻R2、第三匹配電阻R3、第四匹配電阻RL、第五匹配電阻R5、第六匹配電阻R6、第一上拉電阻R4、電化學(xué)S02傳感器U6、場(chǎng)效應(yīng)管Ql,第六濾波電容C8的一端、第一匹配電阻Rl的一端與第二匹配電阻R2的一端連接，第六濾波電容C8的另一 端、電化學(xué)S02傳感器U6的C腳與第一運(yùn)算放大器U4的6腳連接,第七濾波電容C9的一端、第一運(yùn)算放大器U4的7腳連接3. 3V電源；第一上拉電阻R4的一端與3. 3V電源連接；第九濾波電容Cll的一端、第二運(yùn)算放大器U5的7腳連接3. 3V電源；數(shù)字電位器U7的I腳、第i^一濾波電容C13的正端、第十二濾波電容C14的一端與3. 3V電源連接；數(shù)字電位器U7的8腳、第十三濾波電容C15的正端、第十四濾波電容C16的一端連接3. 3V電源；第三匹配電阻R3的一端與第一運(yùn)算放大器U4的4腳連接并接地；第五匹配電阻R5的一端與第二運(yùn)算放大器U5的4腳連接并接地；第十三濾波電容C15的負(fù)端、第十四濾波電容C16的另一端接地；第^^一濾波電容C13的負(fù)端、第十二濾波電容C14的另一端接地；第七濾波電容C9的另一端、第九濾波電容Cll的另一端、第十濾波電容C12的一端、數(shù)字電位器U7的5腳均接地；第八濾波電容ClO的一端、第四匹配電阻RL的一端與第二運(yùn)算放大器U5的2腳連接，同時(shí)還與數(shù)字電位器U7的2腳連接，第八濾波電容ClO的另一端、第二運(yùn)算放大器U5的6腳、第六匹配電阻R6的一端與數(shù)字電位器U7的3腳連接,第十濾波電容C12的另一端、第六匹配電阻R6的另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的I腳連接，第一運(yùn)算放大器U4的I腳、5腳、8腳懸空，第一運(yùn)算放大器U4的2腳與第二匹配電阻R2的另一端連接，第一運(yùn)算放大器U4的3腳與第三匹配電阻R3的另一端連接，第二運(yùn)算放大器U5的I腳、5腳、8腳懸空，第二運(yùn)算放大器U5的3腳與第五匹配電阻R5的另一端連接，數(shù)字電位器U7的6腳與微控制器13腳連接，數(shù)字電位器U7的7腳與微控制器14腳連接，第一匹配電阻Rl的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的R腳與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的S腳連接，第四匹配電阻RL的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的S腳與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的D腳連接，第一上拉電阻R4的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的G腳連接，數(shù)字電位器U7的4腳懸空，所述的第一運(yùn)算放大器U4采用Analog Devices 公司的 0P77EZ、第二運(yùn)算放大器 U5 米用 Analog Devices 公司的 0P77EZ、數(shù)字電位器U7采用Analog Devices公司的AD5110BCPZ80-500R7、電化學(xué)S02傳感器U6采用CITY公司的7SH電化學(xué)S02傳感器。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括第十五濾波電容C17、第十六濾波電容C18、第二上拉電阻R7、第三上拉電阻R8、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8，第十五濾波電容C17的正端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的5腳接VREF參考電源，第十五濾波電容C17的陰極、第十六濾波電容C18的一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的2腳、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的6腳均接地，第十六濾波電容C18的另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的I腳，第二上拉電阻R7的一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的3腳與微控制器13腳連接，第二上拉電阻R7的另一端、第三上拉電阻R8的一端均接3. 3V電源，第三上拉電阻R8的另一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的4腳與微控制器14腳連接,所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8采用Analog Devices公司的ADS1100A1-7IDBV。所述的存儲(chǔ)電路包括第一下拉電阻R11、非易失性存儲(chǔ)器U9，第一下拉電阻Rll的一端、非易失性存儲(chǔ)器U9的I腳與微控制器5腳連接，第一下拉電阻Rll的另一端、非易失性存儲(chǔ)器U9的5腳、非易失性存儲(chǔ)器U9的6腳均接地，非易失性存儲(chǔ)器U9的2腳與微控制器6腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的3腳與微控制器7腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的4腳與微控制器8腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的7腳懸空，非易失性存儲(chǔ)器U9的8腳接3. 3V電源，所述的非易失性存儲(chǔ)器U9采用Atmel公司的AT93C46。所述的調(diào)試接口電路包括第四上拉電阻R10、第十七濾波電容C19、第二接插件J2，第四上拉電阻RlO的一端、第二接插件J2的6腳均接3. 3V電源，第四上拉電阻RlO的另一端、第十七濾波電容C19的一端、第二接插件J2的4腳與微控制器I腳連接,第十七濾 波電容C19的另一端、第二接插件J2的2腳均接地，第二接插件J2的I腳與微控制器2腳連接，第二接插件J2的3腳、第二接插件J2的5腳懸空，所述的第二接插件J2采用2. 54mm間距6芯雙排接插件。所述的狀態(tài)指示及按鍵電路包括第一限流電阻R9、第一發(fā)光二極管D2、第一按鍵SI、第二按鍵S2、第三按鍵S3，第一限流電阻R9的一端與微控制器12腳連接，第一限流電阻R9的另一端與第一發(fā)光二極管D2的陽(yáng)極連接，第一發(fā)光二極管D2的陰極、第一按鍵SI的一端、第二按鍵S2的一端、第三按鍵S3的一端均接地，第一按鍵SI的另一端與微控制器16腳連接，第二按鍵S2的另一端與微控制器9腳連接，第三按鍵S3的另一端與微控制器10腳連接。本發(fā)明所具有的有益效果(I)、信號(hào)放大倍數(shù)可靈活調(diào)整；(2)、傳感器讀數(shù)矯正方便；(3)、功耗低，精度高；(4)、支持多種電化學(xué)S02傳感器，并支持?jǐn)?shù)字形式的濃度值輸出。


圖I為本發(fā)明二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路示意圖；圖2為圖I中微控制器模塊示意圖；圖3為圖I中電源電路模塊示意圖；圖4為圖I中信號(hào)調(diào)理電路示意圖；圖5為圖I中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊示意圖；圖6為圖I中存儲(chǔ)電路模塊示意圖；圖7為圖I中調(diào)試接口電路模塊示意圖；圖8為圖I中狀態(tài)指示及按鍵電路模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路包括微控制器1-1、電源電路1-2、信號(hào)調(diào)理電路1-3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1-4、存儲(chǔ)電路1-5、調(diào)試接口電路1-6、狀態(tài)指示及按鍵電路1-7。如圖2所示，所述的微控制器采用飛思卡爾公司的型號(hào)為MC9RS08KB12CTG的芯片，微控制器I腳連接調(diào)試接口電路，用來(lái)向微控制器提供復(fù)位信號(hào)，微控制器2腳連接調(diào)試接口電路，用來(lái)在線調(diào)試微控制器，微控制器3腳連接3. 3V電源，微控制器4腳接地，微控制器5腳連接存儲(chǔ)電路，用來(lái)向非易失性存儲(chǔ)器U9提供片選信號(hào)，微控制器6腳連接存儲(chǔ)電路，用來(lái)向非易失性存儲(chǔ)器U9提供時(shí)鐘信號(hào)，微控制器7腳連接存儲(chǔ)電路，用來(lái)向非易失性存儲(chǔ)器U9提供數(shù)據(jù)，微控制器8腳連接存儲(chǔ)電路，用來(lái)從非易失性存儲(chǔ)器U9獲取數(shù)據(jù)，微控制器9腳連接狀態(tài)指示及按鍵電路，用來(lái)獲取第二按鍵S2的接通與斷開，微控制器10腳連接狀態(tài)指示及按鍵電路，用來(lái)獲取第三按鍵S3的接通與斷開，微控制器11腳連接電源電路，用來(lái)發(fā)送串行通訊數(shù)據(jù)，微控制器12腳連接狀態(tài)指示及按鍵電路，用來(lái)控制第一發(fā)光二極管D2的導(dǎo)通和截止，微控制器13腳連接信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用做IIC通訊的時(shí)鐘信號(hào)，微控制器14腳連接信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用做IIC通訊的數(shù)據(jù)信號(hào)，微控制器15腳懸空，微控制器16腳連接狀態(tài)指示及按鍵電路，用來(lái)獲取第一按鍵SI的接通與斷開。如圖3所示，所述的電源電路包括第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、快恢復(fù)二極管D1、功率電感LI、降壓穩(wěn)壓芯片U1、第五濾波電容C7、穩(wěn)壓二極管DZ1、參考電壓芯片U2、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、第一接插件J1，第一濾波電容Cl的正端、第二濾波電容C2的一端、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的3腳、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的5腳、可恢·復(fù)保險(xiǎn)絲Fl的一端、參考電壓芯片U2的3腳、參考電壓芯片U2的4腳、穩(wěn)壓二極管DZl的陰極與12V電源連接，第一濾波電容Cl的負(fù)端、第二濾波電容C2的另一端、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的I腳、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的2腳、第三濾波電容C3的負(fù)端、第四濾波電容C4的一端、快恢復(fù)二極管Dl的陽(yáng)極、第一接插件Jl的2腳、參考電壓芯片U2的2腳、第五濾波電容C7的一端、穩(wěn)壓二極管DZl的陽(yáng)極接地，快恢復(fù)二極管Dl的陰極、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的4腳與功率電感LI的一端連接，功率電感LI的另一端、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的6腳、第三濾波電容C3的正端、第四濾波電容C4的另一端接3. 3V電源，第五濾波電容C7的另一端、參考電壓芯片U2的5腳接VREF參考電源，參考電壓芯片U2的I腳懸空，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl的另一端與第一接插件Jl的3腳連接，第一接插件Jl的I腳與微控制器11腳連接。第一濾波電容Cl采用100uF/25V電解電容、第二濾波電容C2采用O. luF/25V瓷片電容、第三濾波電容C3采用IOOuF/IOV電解電容、第四濾波電容C4采用O. 1UF/25V瓷片電容、快恢復(fù)二極管Dl采用NIHON公司的EP05Q03L、功率電感LI采用SUMIDA公司的CDR!BD28-470、降壓穩(wěn)壓芯片Ul采用美信公司的MAX1836EUT33-T、第五濾波電容C7采用O. 022uF/25V瓷片電容、穩(wěn)壓二極管DZl采用13V穩(wěn)壓管1N4743、參考電壓芯片U2采用德州儀器公司的LM4120AM5-3. 3、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl采用15V/350mA貼片自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、第一接插件Jl采用2. 54mm間距3芯單排接插件，電源電路為二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路其它電路模塊提供12V電源、3. 3V電源和VREF參考電源，其中的第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2用來(lái)為12V電源提供濾波，第三濾波電容C3、第四濾波電容C4用來(lái)為3. 3V電源提供濾波，快恢復(fù)二極管D1、功率電感LI、降壓穩(wěn)壓芯片Ul用來(lái)產(chǎn)生3. 3V電源，第五濾波電容C7用來(lái)為VREF參考電源提供濾波，穩(wěn)壓二極管DZl用來(lái)為12V電源進(jìn)行穩(wěn)壓，參考電壓芯片U2用來(lái)產(chǎn)生VREF參考電源，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl用來(lái)在電路出現(xiàn)短路故障時(shí)切斷電源，第一接插件Jl用于外部電源輸入和串行通訊數(shù)據(jù)輸出。如圖4所示，所述的信號(hào)調(diào)理電路包括第六濾波電容CS、第七濾波電容C9、第八濾波電容C10、第九濾波電容C11、第十濾波電容C12、第^^一濾波電容C13、第十二濾波電容C14、第十三濾波電容C15、第十四濾波電容C16、第一運(yùn)算放大器U4、第二運(yùn)算放大器U5、數(shù)字電位器U7、第一匹配電阻R1、第二匹配電阻R2、第三匹配電阻R3、第四匹配電阻RL、第五匹配電阻R5、第六匹配電阻R6、第一上拉電阻R4、電化學(xué)S02傳感器U6、場(chǎng)效應(yīng)管Ql,第六濾波電容C8的一端、第一匹配電阻Rl的一端與第二匹配電阻R2的一端連接,第六濾波電容C8的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的C腳與第一運(yùn)算放大器U4的6腳連接,第七濾波電容C9的一端、第一運(yùn)算放大器U4的7腳、第一上拉電阻R4的一端、第九濾波電容Cll的一端、第二運(yùn)算放大器U5的7腳、數(shù)字電位器U7的I腳、數(shù)字電位器U7的8腳、第i^一濾波電容C13的正端、第十二濾波電容C14的一端、第十三濾波電容C15的正端、第十四濾 波電容C16的一端接3. 3V電源,第七濾波電容C9的另一端、第三匹配電阻R3的一端、第一運(yùn)算放大器U4的4腳、第五匹配電阻R5的一端、第二運(yùn)算放大器U5的4腳、第九濾波電容Cll的另一端、第十濾波電容C12的一端、第^ 濾波電容C13的負(fù)端、第十二濾波電容C14的另一端、第十三濾波電容C15的負(fù)端、第十四濾波電容C16的另一端接地，第八濾波電容ClO的一端、第四匹配電阻RL的一端、第二運(yùn)算放大器U5的2腳與數(shù)字電位器U7的2腳連接，第八濾波電容ClO的另一端、第二運(yùn)算放大器U5的6腳、第六匹配電阻R6的一端與數(shù)字電位器U7的3腳連接，第十濾波電容C12的另一端、第六匹配電阻R6的另一端與SIG信號(hào)連接(與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接)，第一運(yùn)算放大器U4的I腳、5腳、8腳懸空，第一運(yùn)算放大器U4的2腳與第二匹配電阻R2的另一端連接，第一運(yùn)算放大器U4的3腳與第三匹配電阻R3的另一端連接，第二運(yùn)算放大器U5的I腳、5腳、8腳懸空，第二運(yùn)算放大器U5的3腳與第五匹配電阻R5的另一端連接，數(shù)字電位器U7的6腳與微控制器13腳連接，數(shù)字電位器U7的7腳與微控制器14腳連接,第一匹配電阻Rl的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的R腳與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的S腳連接，第四匹配電阻RL的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的S腳與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的D腳連接，第一上拉電阻R4的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的G腳連接。第六濾波電容C8采用O. luF/25V瓷片電容、第七濾波電容C9采用O. luF/25V瓷片電容、第八濾波電容ClO采用O. 01uF/25V瓷片電容、第九濾波電容Cll采用O. luF/25V瓷片電容、第十濾波電容C12采用O. 01uF/25V瓷片電容、第i^一濾波電容C13采用10uF/10V電解電容、第十二濾波電容C14采用O. luF/25V瓷片電容、第十三濾波電容C15采用10uF/10V電解電容、第十四濾波電容C16采用0. luF/25V瓷片電容、第一運(yùn)算放大器U4采用Analog Devices公司的0P77EZ、第二運(yùn)算放大器U5采用Analog Devices公司的0P77EZ、數(shù)字電位器U7采用AnalogDevices 公司的 AD5110BCPZ80-500R7、第一匹配電阻 Rl 采用 1%精度 10K Ω/0. 125W電阻、第二匹配電阻R2采用1%精度10ΚΩ/0. 125W電阻、第三匹配電阻R3采用1%精度10ΚΩ/0. 125W電阻、第四匹配電阻RL采用1%精度10Ω/0. 125W電阻、第五匹配電阻R5采用1%精度10KΩ/0. 125W電阻、第六匹配電阻R6采用100KΩ/0. 125W電阻、第一上拉電阻R4采用IM Ω /0. 125W電阻、電化學(xué)S02傳感器U6采用CITY公司的7SH電化學(xué)S02傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管Ql采用Fairchild半導(dǎo)體公司的MMBFJ177，信號(hào)調(diào)理電路把電化學(xué)S02傳感器U6的輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其中的第六濾波電容CS為第一運(yùn)算放大器U4的負(fù)輸入端提供濾波，第七濾波電容C9為第一運(yùn)算放大器U4的3. 3V電源提供濾波，第八濾波電容ClO為第二運(yùn)算放大器U5的負(fù)反饋通路提供濾波，第九濾波電容Cll為第二運(yùn)算放大器U5的3. 3V電源提供濾波，第十濾波電容C12、第六匹配電阻R6為第二運(yùn)算放大器U5的輸出端提供RC濾波，第H^一濾波電容C13、第十二濾波電容C14用來(lái)為數(shù)字電位器U7的I腳電源提供濾波，第十三濾波電容C15、第十四濾波電容C16用來(lái)為數(shù)字電位器U7的8腳電源提供濾波，第一運(yùn)算放大器U4、第二運(yùn)算放大器U5構(gòu)成一個(gè)恒電勢(shì)電路，用來(lái)把電化學(xué)S02傳感器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，數(shù)字電位器U7用來(lái)為第二運(yùn)算放大器U5提供合適的放大倍數(shù)，第一匹配電阻R1、第二匹配電阻R2、第三匹配電阻R3用來(lái)為第一運(yùn)算放大器U4提供匹配，第四匹配電阻RL用來(lái)作為電化學(xué)S02傳感器U6的電流負(fù)載，第五匹配電阻R5用來(lái)為第二運(yùn)算放大器U5提供匹配，第一 上拉電阻R4用來(lái)把場(chǎng)效應(yīng)管Ql的G腳上拉到3. 3V電源，電化學(xué)S02傳感器U6用來(lái)和外部的S02氣體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生微弱的電流信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)管Ql用來(lái)在電路斷電時(shí)端接電化學(xué)S02傳感器U6的S和R腳，以保持電化學(xué)S02傳感器U6的活躍。如圖5所示，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括第十五濾波電容C17、第十六濾波電容C18、第二上拉電阻R7、第三上拉電阻R8、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8，第十五濾波電容Cl7的正端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的5腳接VREF參考電源，第十五濾波電容C17的陰極、第十六濾波電容C18的一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的2腳、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的6腳接地，第十六濾波電容C18的另一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的I腳與SIG信號(hào)連接(與信號(hào)調(diào)理電路連接)，第二上拉電阻R7的一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的3腳與微控制器13腳連接，第二上拉電阻R7的另一端、第三上拉電阻R8的一端接3. 3V電源，第三上拉電阻R8的另一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的4腳與微控制器14腳連接。第十五濾波電容C17采用4. 7uF/10V電解電容、第十六濾波電容C18采用O. 01uF/25V瓷片電容、第二上拉電阻R7采用10ΚΩ/0. 125W電阻、第三上拉電阻R8采用IOK Ω/0. 125W電阻、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8采用Analog Devices公司的ADS 1100A1-7IDBV，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路把信號(hào)調(diào)理電路輸出的SIG電壓信號(hào)量化為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)IIC接口傳送給微控制器，其中的第十五濾波電容C17用來(lái)為VREF參考電源提供濾波，第十六濾波電容C18用來(lái)為信號(hào)調(diào)理電路輸出的SIG電壓信號(hào)濾波，第二上拉電阻R7用來(lái)上拉IIC接口的時(shí)鐘線，第三上拉電阻R8用來(lái)上拉IIC接口的數(shù)據(jù)線，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8用來(lái)把SIG電壓信號(hào)量化為數(shù)字信號(hào)。如圖6所示，所述的存儲(chǔ)電路包括第一下拉電阻R11、非易失性存儲(chǔ)器U9，第一下拉電阻Rll的一端、非易失性存儲(chǔ)器U9的I腳與微控制器5腳連接，第一下拉電阻Rll的另一端、非易失性存儲(chǔ)器U9的5腳、非易失性存儲(chǔ)器U9的6腳接地，非易失性存儲(chǔ)器U9的2腳與微控制器6腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的3腳與微控制器7腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的4腳與微控制器8腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的7腳懸空，非易失性存儲(chǔ)器U9的8腳接3. 3V電源。第一下拉電阻Rll采用100KΩ/0. 125W電阻、非易失性存儲(chǔ)器U9采用Atmel公司的AT93C46，存儲(chǔ)電路把對(duì)傳感器的標(biāo)定信息存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器，需要時(shí)讀出使用，其中的第一下拉電阻Rll用來(lái)上拉非易失性存儲(chǔ)器U9的I腳到3. 3V電源，非易失性存儲(chǔ)器U9用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。如圖7所示，所述的調(diào)試接口電路包括第四上拉電阻R10、第十七濾波電容C19、第二接插件J2，第四上拉電阻RlO的一端、第二接插件J2的6腳接3. 3V電源，第四上拉電阻RlO的另一端、第十七濾波電容C19的一端、第二接插件J2的4腳與微控制器I腳連接,第十七濾波電容C19的另一端、第二接插件J2的2腳接地，第二接插件J2的I腳與微控制器2腳連接，第二接插件J2的3腳、第二接插件J2的5腳懸空。第四上拉電阻RlO采用4. 7ΚΩ/0. 125W電阻、第十七濾波電容C19采用O. luF/25V瓷片電容、第二接插件J2采用
2.54mm間距6芯雙排接插件，調(diào)試接口電路用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。如圖8所示，所述的狀態(tài)指示及按鍵電路包括第一限流電阻R9、第一發(fā)光二極管D2、第一按鍵SI、第二按鍵S2、第三按鍵S3，第一限流電阻R9的一端與微控制器12腳連接，第一限流電阻R9的另一端與第一發(fā)光二極管D2的陽(yáng)極連接，第一發(fā)光二極管D2的另一端、第一按鍵SI的一端、第二按鍵S2的一端、第三按鍵S3的一端接地，第一按鍵SI的另一端與微控制器16腳連接，第二按鍵S2的另一端與微控制器9腳連接，第三按鍵S3的另一端與微控制器10腳連接。第一限流電阻R9采用1ΚΩ/0. 125W電阻、第一發(fā)光二極管D2采用紅色發(fā)光二極管、第一按鍵SI、第二按鍵S2、第三按鍵S3采用貼片按鍵，狀態(tài)指示及按鍵 電路用來(lái)輸出系統(tǒng)狀態(tài)和獲取用戶按鍵狀態(tài)，其中的第一限流電阻R9用來(lái)對(duì)第一發(fā)光二極管D2進(jìn)行限流，第一按鍵SI、第二按鍵S2、第三按鍵S3用來(lái)獲取用戶的按鍵輸入。本發(fā)明的工作過(guò)程為二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路提供基于串行通訊的二氧化硫濃度值輸出，可以配合其它空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作。在二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路正常工作前，首先對(duì)不同的二氧化硫氣體濃度進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定得到的參數(shù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路中的非易失性存儲(chǔ)器中；正常使用時(shí)，讀取微控制器中的非易失性存儲(chǔ)器中的標(biāo)定參數(shù)到內(nèi)存中；信號(hào)調(diào)理電路把電化學(xué)二氧化硫傳感器的濃度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路把該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；微控制器獲取到數(shù)字信號(hào)后，結(jié)合軟件算法進(jìn)行當(dāng)前二氧化硫濃度的計(jì)算；微控制器把計(jì)算得到的二氧化硫氣體濃度信息通過(guò)串行通訊接口發(fā)送給其它系統(tǒng)，其它系統(tǒng)可以利用該濃度值實(shí)現(xiàn)特定功能；在二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路工作過(guò)程中，如果出現(xiàn)故障，通過(guò)狀態(tài)指示電路作出提示。電源電路為各個(gè)模塊提供電源，調(diào)試接口電路用于對(duì)二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路進(jìn)行在線調(diào)試和程序?qū)懭搿?br> 權(quán)利要求
1.二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路，包括微控制器、電源電路、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)電路、調(diào)試接口電路和狀態(tài)指示及按鍵電路，其特征在于 信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微控制器Iic接口信號(hào)連接，存儲(chǔ)電路與微控制器I/O 口信號(hào)連接，調(diào)試接口電路與微控制器調(diào)試接口信號(hào)連接，狀態(tài)指示及按鍵電路與微控制器I/o 口信號(hào)連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路還與信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)連接，所述的微控制器采用飛思卡爾公司的型號(hào)為MC9RS08KB12CTG的芯片； 所述的電源電路包括第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、快恢復(fù)二極管D1、功率電感LI、降壓穩(wěn)壓芯片U1、第五濾波電容C7、穩(wěn)壓二極管DZ1、參考電壓芯片U2、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、第一接插件J1，第一濾波電容Cl的正端與第二濾波電容C2的一端、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的3腳、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的5腳連接并與12V電源連接；可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl的一端與12V電源連接；參考電壓芯片U2的3腳、參考電壓芯片U2的4腳、穩(wěn)壓二極管DZl的陰極與12V電源連接；第一濾波電容Cl的負(fù)端與第二濾波電容C2的另一端連接并接地；降壓穩(wěn)壓芯片Ul的I腳與降壓穩(wěn)壓芯片Ul的2腳、快恢復(fù)二極管Dl的陽(yáng)極連接并接地；第三濾波電容C3的負(fù)端與第四濾波電容C4的一端連接并接地；第一接插件Jl的2腳接地連接；參考電壓芯片U2的2腳接地連接；第五濾波電容C7的一端接地連接；快恢復(fù)二極管Dl的陰極、降壓穩(wěn)壓芯片Ul的4腳與功率電感LI的一端連接，功率電感LI的另一端與降壓穩(wěn)壓芯片Ul的6腳、第三濾波電容C3的正端、第四濾波電容C4的另一端連接3. 3V電源；第五濾波電容C7的另一端、參考電壓芯片U2的5腳接VREF參考電源，參考電壓芯片U2的I腳懸空，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl的另一端與第一接插件Jl的3腳連接，第一接插件Jl的I腳與微控制器11腳連接，所述的降壓穩(wěn)壓芯片Ul采用美信公司的MAX1836EUT33-T,參考電壓芯片U2采用德州儀器公司的LM4120AM5-3. 3，第一接插件Jl采用2. 54mm間距3芯單排接插件； 所述的信號(hào)調(diào)理電路包括第六濾波電容C8、第七濾波電容C9、第八濾波電容CIO、第九濾波電容Cl I、第十濾波電容C12、第^^一濾波電容C13、第十二濾波電容C14、第十三濾波電容C15、第十四濾波電容C16、第一運(yùn)算放大器U4、第二運(yùn)算放大器U5、數(shù)字電位器U7、第一匹配電阻R1、第二匹配電阻R2、第三匹配電阻R3、第四匹配電阻RL、第五匹配電阻R5、第六匹配電阻R6、第一上拉電阻R4、電化學(xué)S02傳感器U6、場(chǎng)效應(yīng)管Ql,第六濾波電容C8的一端、第一匹配電阻Rl的一端與第二匹配電阻R2的一端連接，第六濾波電容C8的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的C腳與第一運(yùn)算放大器U4的6腳連接,第七濾波電容C9的一端、第一運(yùn)算放大器U4的7腳連接3. 3V電源；第一上拉電阻R4的一端與3. 3V電源連接；第九濾波電容Cll的一端、第二運(yùn)算放大器U5的7腳連接3. 3V電源；數(shù)字電位器U7的I腳、第i^一濾波電容C13的正端、第十二濾波電容C14的一端與3. 3V電源連接；數(shù)字電位器U7的8腳、第十三濾波電容C15的正端、第十四濾波電容C16的一端連接3. 3V電源；第三匹配電阻R3的一端與第一運(yùn)算放大器U4的4腳連接并接地；第五匹配電阻R5的一端與第二運(yùn)算放大器U5的4腳連接并接地；第十三濾波電容C15的負(fù)端、第十四濾波電容C16的另一端接地；第^^一濾波電容C13的負(fù)端、第十二濾波電容C14的另一端接地；第七濾波電容C9的另一端、第九濾波電容Cll的另一端、第十濾波電容C12的一端、數(shù)字電位器U7的5腳均接地；第八濾波電容ClO的一端、第四匹配電阻RL的一端與第二運(yùn)算放大器U5的2腳連接，同時(shí)還與數(shù)字電位器U7的2腳連接，第八濾波電容ClO的另一端、第二運(yùn)算放大器U5的6腳、第六匹配電阻R6的一端與數(shù)字電位器U7的3腳連接，第十濾波電容C12的另一端、第六匹配電阻R6的另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的I腳連接，第一運(yùn)算放大器U4的I腳、5腳、8腳懸空，第一運(yùn)算放大器U4的2腳與第二匹配電阻R2的另一端連接，第一運(yùn)算放大器U4的3腳與第三匹配電阻R3的另一端連接，第二運(yùn)算放大器U5的I腳、5腳、8腳懸空，第二運(yùn)算放大器U5的3腳與第五匹配電阻R5的另一端連接，數(shù)字電位器U7的6腳與微控制器13腳連接，數(shù)字電位器U7的7腳與微控制器14腳連接，第一匹配電阻Rl的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的R腳與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的S腳連接，第四匹配電阻RL的另一端、電化學(xué)S02傳感器U6的S腳與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的D腳連接,第一上拉電阻R4的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的G腳連接，數(shù)字電位器U7的4腳懸空，所述的第一運(yùn)算放大器U4采用AnalogDevices公司的0P77EZ、第二運(yùn)算放大器U5采用Analog Devices公司的0P 77EZ、數(shù)字電位器 U7 采用 Analog Devices 公司的 AD5110BCPZ80-500R7、電化學(xué) S02 傳感器 U6 采用 CITY公司的7SH電化學(xué)S02傳感器； 所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括第十五濾波電容C17、第十六濾波電容C18、第二上拉電阻R7、第三上拉電阻R8、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8，第十五濾波電容C17的正端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的5腳接VREF參考電源，第十五濾波電容C17的陰極、第十六濾波電容C18的一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的2腳、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的6腳均接地，第十六濾波電容C18的另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的I腳，第二上拉電阻R7的一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的3腳與微控制器13腳連接，第二上拉電阻R7的另一端、第三上拉電阻R8的一端均接3. 3V電源，第三上拉電阻R8的另一端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8的4腳與微控制器14腳連接,所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8采用Analog Devices公司的ADS1100A1-7IDBV ； 所述的存儲(chǔ)電路包括第一下拉電阻R11、非易失性存儲(chǔ)器U9，第一下拉電阻Rll的一端、非易失性存儲(chǔ)器U9的I腳與微控制器5腳連接，第一下拉電阻Rll的另一端、非易失性存儲(chǔ)器U9的5腳、非易失性存儲(chǔ)器U9的6腳均接地，非易失性存儲(chǔ)器U9的2腳與微控制器6腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的3腳與微控制器7腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的4腳與微控制器8腳連接，非易失性存儲(chǔ)器U9的7腳懸空，非易失性存儲(chǔ)器U9的8腳接3. 3V電源，所述的非易失性存儲(chǔ)器U9采用Atmel公司的AT93C46 ； 所述的調(diào)試接口電路包括第四上拉電阻R10、第十七濾波電容C19、第二接插件J2，第四上拉電阻RlO的一端、第二接插件J2的6腳均接3. 3V電源，第四上拉電阻RlO的另一端、第十七濾波電容C19的一端、第二接插件J2的4腳與微控制器I腳連接，第十七濾波電容C19的另一端、第二接插件J2的2腳均接地，第二接插件J2的I腳與微控制器2腳連接，第二接插件J2的3腳、第二接插件J2的5腳懸空，所述的第二接插件J2采用2. 54mm間距6芯雙排接插件； 所述的狀態(tài)指示及按鍵電路包括第一限流電阻R9、第一發(fā)光二極管D2、第一按鍵SI、第二按鍵S2、第三按鍵S3，第一限流電阻R9的一端與微控制器12腳連接，第一限流電阻R9的另一端與第一發(fā)光二極管D2的陽(yáng)極連接，第一發(fā)光二極管D2的陰極、第一按鍵SI的一端、第二按鍵S2的一端、第三按鍵S3的一端均接地，第一按鍵SI的另一端與微控制器16腳連接，第二按鍵S2的另一端與微控制器9腳連接，第三按鍵S3的另一端與微控制器10腳連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氧化硫氣體濃度探測(cè)電路。本發(fā)明包括微控制器、電源電路、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)電路、調(diào)試接口電路和狀態(tài)指示及按鍵電路。信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微控制器IIC接口信號(hào)連接，存儲(chǔ)電路與微控制器I/O口信號(hào)連接，調(diào)試接口電路與微控制器調(diào)試接口信號(hào)連接，狀態(tài)指示及按鍵電路與微控制器I/O口信號(hào)連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路還與信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)連接。本發(fā)明信號(hào)放大倍數(shù)可靈活調(diào)整且傳感器讀數(shù)矯正方便。
文檔編號(hào)G01N27/26GK102914574SQ20121042485
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者仇建, 李二濤, 樊謹(jǐn), 趙備, 張翔, 劉鵬 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)