高精度气敏传感器测试系统的研制

    虽然硬件电路已经有抗混叠滤波电路，为了进一步提高测试的准确性，加入了软件滤波。用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器，系统所需数字滤波器的传递函数为：

    其中用matlab计算得到。

    4、上位机软件设计
   
    计算机作为上位机，通过串口给单片机发送命令进行测量和读数操作。其软件框图如图7所示：

图7 上位机软件框图

    界面的设计主要是从使用者的角度来设计的包括以下几点：

    1） 界面做到顾名思义，即操作界面上的各个部分的意义明确
    2） 操作方式通用化，采用大众化的操作，即通过菜单、工具条和按钮来实现操作
    3） 通过禁用控件、菜单等方式禁止非法操作
    4） 通过鼠标放置时的提示语句来提醒操作人员此项的功能
    5） 采用大量的对话框来帮助操作人员，提示当前和随后的工作

    为达到以上要求，采用VB进行界面的设计，不仅可进行传感器的快速测量，而且能快速在界面上显示测量结果，并指示出传感器是否合格。

    数据读取和保存

    单片机将测量结果保存到自己的存储区，测量结果暂时存在单片机的外部数据存储区，A/D转换值存储在8000H————-83FFH，共1024个存储单元，转换值低8位存在偶数单元，高8位存在奇数单元 。当收到单片机的命令要求传送结果时，单片机通过串行口将数据传给计算机。计算机将测量结果进行必要的处理后存储到数据库中。

    5、系统特点

    （1）大批量传感器：

    可一次性对512个传感器进行快速准确测量。

    （2）测量精度：

    对测量结果影响较大的几个方面为：A/D转换器基准参考点电压的设定，继电器的接触电阻和整个系统进行采样时对采样电路的影响。

    80c196的A/D转换器为10位所以对0——5伏的分辨力为: 0.0049V,则 对0——12伏的分辨力为：0.0049＊12/5= 0.0117V 。

    4051，分压网络以及继电器的接触电阻都会对参数电压VRL造成影响，造成系统误差，可用实验的方法进行估计。

    同时还存在随机误差，是不可测量的。

    通过对测试仪的调试可对测量误差进行补偿，如果软硬件调试无误，本测试仪的测量精度可达±2%V。

    （3）分压网络：

    为提高测量精度，适应更为广泛的测量范围，采用继电器对分压网络进行换档。电路如图8。

图8 分压网络电路

    软件功能

    1） 实现对512路传感器的测试自动化。
    2） 能够对单片机的RAM进行检测
    3） 能够清楚显示测量结果
    4） 能够对指定的传感器进行快速重测
    5） 能够保存测试结果

    6、结语

    多通道气体传感器测试仪研制完成后经实际使用证明，具有测量精度高，测量速度快，硬件电路简单，易于拆卸安装，克服了原来使用手工测量精度低，速度慢的缺点。同时与计算机连接，方便操作，智能程度高，且可实现传感器的即插即测功能等特点，为传感器参数测量的自动化奠定了良好的基础。

    本文的创新点：开关网络的设计，信号的抗干扰处理。