基于單片機的低功耗甲烷檢測系統設計方案

3.2電路設計

　　3.2.1 信號采集、控制電路

　　首先陣列各單元的工作溫度需要由加熱電壓進行調節，以保證在較好的響應特性。C8051F020的一路12位D/A通過模擬開關4052選通循環輸出傳感器陣列各單元所需的加熱電壓，并直接通過高電流輸出運放芯片MAX4069驅動輸出到各單元，減少了功率輸出電路。在傳感器陣列各單元加熱到工作溫度并穩定后，由單片機通過氣泵控制電路控制微型氣泵抽入待檢測的氣體。傳感器陣列和系統電路的信號采集接口電路與前一章中的數據采集電路類似，只是信號隔離跟隨電路中采用的是單電源低功耗運放OP491，四路傳感器單元的響應信號由單片機內的A/D定時采集，采集到的數據存儲在SRAM芯片IDT71V124SA中。

　　IDT71V124SA是低功耗3.3V工作電壓靜態CMOS隨機存儲器芯片，能保存128K字節的數據。它作為單片機的擴展數據單元，大大彌補了單片機RAM空間的不足。但是該器件在進行讀寫操作時需要100mA的電流，而在非片選狀態僅為l0mA，因此從降低功耗考慮，在單片機不進行數據的讀取時要釋放片選控制信號以降低功耗。

　　3.2.2 輸入輸出接口電路

　　其次，良好的顯示、操作界面是便攜系統所必需的。本系統中采用具有122X 32分辨率的圖形點陣液晶模塊HS12232作為顯示屏幕，顯示提示和處理結果。顯示界面設計成多層選擇菜單的模式，主菜單中有甲烷檢測、傳感器工作電壓設置，采樣數據上傳和識別網絡更新等選項，通過鍵盤輸入進行菜單選擇的方式進行各種操作。同時由單片機的另一路D/A輸出提示音信號，驅動蜂鳴器發出提示音。

　　根據檢測系統的設計要求，方便靈活地與計算機通信也是很重要的。目前USB標準已經得到了普及，因此選擇采用USB通訊方式。USB是一種通用串行總線，具有使用可靠、即插即用和成本低廉的特點。檢測系統電路中使用的USB接口芯片是支持USB1.1協議的Philips公司的PDUSBDI2芯片。單片機通過并行I/O口向PDIUSBD 12發命令和數據以實現對USB接口讀寫，由于在本系統中數據量傳輸不是很大，采用的是中斷方式非同步傳輸。在USB協議中，USB總線分有主機和設備兩部分，計算機上的USB控制器是主機器件，PDIUSBD 12是設備器件。圖3是PDIUSBDI2與單片機的接口圖。

　　圖3 PDUSBDI2的接口電路原理圖