基于PSD的浓度检测系统设计与分析

电路如下图。

图主放大电路图图中为前置放大器的输入电压，前置放大器输出电阻数值很小直接忽略。

电路输出为使可消除偏置电流产生的误差，而失调电压失调电流可通过放大器外接调零电阻来消除。

放大器的输出电压要被送到数采模块进行转换，因此必须考虑放大器的输出与数采模块的模拟输入电压范围的匹配。

而通过调节放大倍数可实现电压的匹配，例如当主放大器的输入极值电压为，数采模块的单极性输入电压，则的取值为左右。

模拟除法器是美国公司出品的实时模拟计算器件，能提供精确的模拟乘除和幂运算功能。

结构独特工艺精良。

低输入输出偏移电压和优异的线性性能的结合，使其可在个非常宽的输入动态范围内进行精确的运算。

激光调整技术可使乘除运算误差控制在输入幅值的的范围之内。

通常输出偏移小于或等于。

由于器件具有带宽，进步加强了实时模拟信号的处理能力。

因此，具有其它同类产品所不具备的特殊优点，器件的坐标处理电路是由模拟除法器构成的。

背景干扰及暗电流消除消除背景干扰和暗电流可以考虑从光路电路两个方面来处理。

光路方面采用光学滤波的方法在感光面上加个信号光源与透过波长互相匹配的干涉滤光片，过滤掉大部分的背景光。

电路方面在几个时钟周期内，它可以看成是直流电平，因此可提前检出当信号光源熄灭时，背景干扰和暗电流的大小，之后点亮信号光源，此时再将检测到的输出信号减去背景干扰部分。

此外，也可以先光源脉冲调制，然后对输出的信号采取锁相放大措施，从而通过同步检波过滤背景干扰及暗电流成分。

消除背景干扰及暗电流的电路此处我们同时使用光学法和电学法中的第种措施来对背景干扰和暗电流进行消除。

如下图为其电路原理图图背景干扰暗电流电路的消除电路背景干扰暗电流的干扰电平叠加干扰电平的信号输出由式可以看出，电路实现了消除背景干扰和暗电流的功能，电路不能放大，只是对信号进行了反向处理。

干扰电平的采样与保持我们采用采样保持器，它的直流精度非常高捕获时间较低而且衰减率较小。

在输出时，采用沟道构成输出放大器使衰减率较低，当外接的保持电容为时，它仅有的衰减率。

同时双极性输入阶使失调电压和宽带宽度比较低，的失调得以通过片外的个引脚来进行调节。

的模拟输入电压范围能达到它电源电压的范围。

型采样保持器如图所示。

采样保持器将由外触发电路提供采样保持信号，在点亮光源前，通过人工手动启动采样干扰电平。

图采样保持器保持电容的确定保持电容的选择主要从介质材料和电容值两个方面来考虑。

在精密的采样保持电路中，误差主要来源于保持电容的介质吸收，我们了解到，聚丙烯聚四氟乙烯这两种电容介质迟滞线是非常低的，因此我们选聚保持电容为四氟乙烯电容。

在选择电容值时，应该从精度衰减率和捕获时间等参数方面考虑。

随着电容的增大，衰减率不断降低，为了获得更小的衰减率，应选择大电容，取。

此时的衰减率为，捕获误差在范围内，捕获时间为。

当保持电容为，结温度为时，衰减率，而后坐过程将会持续，保持期间的电压衰减在理想情况下为，当采用位转换器，电压输入，分辨力，不会产生较大误差。

因此我选择值为材料为聚四氟乙烯的保持电容。

采样保持电路的控制信号该控制信号由外部触发电路生成，并且在点亮光源前由人工手动启动。

设计电路如图所示，电路有两个网络和个施密特触发器。

施密特触发器的作用是消除按键抖动，并且使脉冲展宽和整形生成规则的矩形脉冲。

当闭合按键时，电容通过网络充电，充电的时间常数。

在断开按键时，则通过网络放电，放电的时间常数。

图外触发电路陷波电路由于工作环境的恶劣，在电路中，发动这样的强干扰源将会产生工频干扰，其值约为。

输出的信号为微弱电流信号，在恶劣的环境中，工频干扰耦合在被放大后会将信号掩盖。

由于存在工频干扰，信号变的很糟糕，必须用滤波器对工频干扰消除。

我们选取有源双陷波器，它能有效消除工频干扰的影响，电路如图所示。

图有源双陷波电路双网络中两支路中，的对称程度决定双陷波器的频率特性。

保持各个电阻和电容的对称关系，可以是对应频率的信号互相抵消，陷波器的参数关系式为值决定阻带宽度，越大，越高，频率选择性越好。

但是值太高，滤波器的性能就不稳定。

这里取，则。

由和运算放大器输入阻抗的限制选定电阻电容。

单片机硬件系统单片机系统概述本系统就采用了单片机，因为片内具有的程序存储器，所以像本系统这种较小的程序便不再需要扩展外部的程序存储器。

由图可知，本系统中单片机最小系统包括单片机本体复位电路和时钟电路。

毕业设计毕业设计终稿电路图图单片机最小系统电路图复位电路引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间会持续个振荡脉冲周期以上。

振荡电路单片机本身是同步时序电路，但为实现同步工作方式，必须且只能有个时钟信号。

时钟信号的产生在单片机带有高增益的反向放大器，它的输入端是引脚，输出端是引脚，通过这两个引脚接芯片外部的晶振微调电容，组成反馈电路，形成个稳定的自激振荡器。

如上图，为电路中的两个电容大都取左右，而晶体振荡器的振荡频率范围是。

电源电路设计本系统主要需要等电压共存，而电压由线性电源提供，如图所示。

图系统电源电路芯片及其接口智能仪器处理的电路大都是模拟量，而智能仪器的微处理器能接收处理的是数字量，因此被测量的模拟量须由转换器转换成数字量。

通常我们把转换器及其接口称为模拟量输入通道。

转换器是将模拟量转变为数字量的器件，这个模拟量般泛指电压电阻时间等等，但是大部分情况模拟量指的是电压。

转换器质量水平的技术指标有分辨率量化误差转换精度转换速度和满刻度范围等。

是单片高速位逐次逼近型转换器，其内置双极性电路，组成混合集成转换显片，外接元器件少，低功耗，高精度，并有自动校零及自动的极性转换等功能，只需外接少量的电容电阻，就能组成个完整的转换器。

的主要性能指标如下分辨率位，非线性误差小于或转换速率最大，适用于转换速率低于的领域模拟电压输入范围和，和共四种芯片工作模式分全速工作模式和单工作模式两种数据输出格式位位。

其引脚如图所示图引脚图共有个控制引脚片选信号和片启动信号。

读出和转换控制信号。

数据输出格式选择信号引脚。

当时，双字节输出条数据线同时有效输出，当时，为单字节输出只有高位或低位有效。

字节选择控制线。

在转换期间若是，进行全位转换，转换时间为若是时，则进行位转换，转换时间为。

在读出期间若是时，高位数据有效若是时，低位数据有效，中间位为，高位为三态。

接。

接。

接。

参考输入输出。

模拟数字公共端。

双极性位置。

档输入。

输出状态信号引脚。

开始转换时，会达到高电平并在转换过程中直保持高电平。

转换完成后重新回到低电平。

可以当成被查询的状态信息，也可以用它的下降沿向发中断申请，通知转换已完成，可以读取转换结果。

表控制信号真值表操作无操作无操作初始化为位转换器初始化为位转换器接允许位并行输出接地允许高位输出接地允许低位位尾输出单片机为条引脚双列直插封装。

由于制造工艺的局限，许多引脚都是功能复用。

其引脚图见图。

允许地址锁存输出编程脉冲输入。

片内片外程序存储器选择输出编程电压输入。

当为高电平时