基于A(yíng)VR微處理器XMEGAl28單片機的電解質(zhì)分析儀

　　為便于用戶(hù)使用，該系統共36個(gè)按鍵，其中有26個(gè)英文字母按鍵、4個(gè)快速功能按鍵、4個(gè)方向按鍵以及確定和取消按鍵，這些按鍵制作成6x6的薄膜開(kāi)關(guān)按鍵。所有按鍵均有CH452器件控制，這樣可降低主處理器的工作負擔，大大簡(jiǎn)化了軟件編寫(xiě)程序。CH452內置64鍵鍵盤(pán)控制器，基于8x8矩陣鍵盤(pán)掃描;內置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻;內置去抖動(dòng)電路;鍵盤(pán)中斷，可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出;提供按鍵釋放標志位，可供查詢(xún)按鍵按下與釋放;支持按鍵喚醒，處于低功耗節電狀態(tài)中的CH452可以被部分按鍵喚醒。

　　圖3為基于CH452的鍵盤(pán)接口電路。為了防止按鍵被按下后，CH452的SEG信號線(xiàn)與DIG信號線(xiàn)形成短路，在CH452的DIG0～DIG5引腳與鍵盤(pán)矩陣之間串聯(lián)有限流電阻，圖3中R40～R46，其阻值為10 kΩ。CH452采用4線(xiàn)制與主處理器ATxmegal28A1鏈接，占用主處理器1個(gè)中斷接口和

　　l組SPI接口。

　　2.3 USB通訊接口

　　為便于儀器現場(chǎng)使用方便，該系統設計了對外信息輸送的USB接口，可使儀器便捷地與各類(lèi)存儲器及電腦連接。其中，USB接口控制器采用CH357器件。CH357支持USB-HOST主機方式和USBDEVICE/SLAVE設備方式。在本地端CH375具有8位數據總線(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及中斷輸出，可方便地掛接到ATxmegal28Al微控制器的系統總線(xiàn)上。圖4為CH375與主控制器的連接電路，CH375的TXD引腳直接接地，從而使CH375工作于并口方式。電容C1201用于CH375內部電源節點(diǎn)退耦，采用0.01μF的高頻瓷片電容，可提高接口的EMI要求。電容C47和C1202用于外部電源退耦，采用0.1μF的高頻瓷片電容。晶體X11、電容C1203和C1204用于CH375的時(shí)鐘振蕩電路。USB-HOST主機方式要求時(shí)鐘頻率比較準確，X11的頻率是12 MHz±0.4‰，C1203和C1204是容量約為15 pF的獨石電容。LEDl為數據傳送指示燈，用戶(hù)可以直觀(guān)觀(guān)察數據傳送狀態(tài)。

　　3 系統軟件設計

　　該系統軟件開(kāi)發(fā)采用ATMEL公司提供的AVRStudio開(kāi)發(fā)環(huán)境，并在該開(kāi)發(fā)環(huán)境中內嵌了支持C語(yǔ)言的GCC。分析儀軟件全部采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，這樣開(kāi)發(fā)周期縮短，維護便捷。該系統軟件設計采用層次化模塊化結構設計，共分為兩個(gè)層次，第l層是按照硬件各個(gè)功能模塊編寫(xiě)相應的驅動(dòng)和接口程序，包括液晶顯示、打印機、按鍵處理、步進(jìn)電機、A/D采集轉換、系統時(shí)鐘、檢測和電源管理等模塊;第2層是在第1層的基礎上按照使用功能編寫(xiě)的應用程序模塊，有主菜單、樣本分析、質(zhì)控分析、質(zhì)控統計、系統設定、系統校準、電極清洗、數據儲存及查詢(xún)和系統自檢等模塊。

　　4 結論

　　該設計的便攜式電解質(zhì)分析儀已經(jīng)完成樣機制作，并進(jìn)行相關(guān)測試。測試結果表明，由于采用先進(jìn)的Xmega微控制器為核心，系統整體功耗較低，使用36 V10Ah的鋰電池供電可以連續工作8小時(shí)左右。樣機已經(jīng)通過(guò)了GE認證的電磁兼容測試，表明該儀器有較好的抗干擾能力。由此可見(jiàn)，所設計的便攜式電解質(zhì)分析儀完全適應野外工作的需求。