1 导言
人的嗅觉体系的功能是适当超卓的。曩昔几十年人们对嗅觉进程的知道敏捷添加，可是现在的效果还少于人们的期望值。运用气体在电极上的氧化-复原反响研发的第一个气敏传感器是由Wikens和Hatman在1964年报导的。Buck等人运用气体调制电导和Dravieks等人运用气体调制电位研发的气敏传感器在1965年也做了报导，1982年英国 Warwick大学的Persaud 等人提出了运用气敏传感器模仿动物嗅觉体系的结构。气敏传感器是一种关于某种气体灵敏的化学传感器，它能跟着外部气体的浓度或许气体的品种的不同而改动灵敏膜的电阻。现在的气体检测中运用的是气敏传感器绘图仪对传感器的电压信号直接制造，因为绘图仪的动态跟从性差、反响速度慢、缺少灵活性、丈量精度低一级缺陷，难以画出高频率高精度的气敏传感器的时刻电压曲线。关于气敏传感器的动态测验，绘图仪底子无法到达要求。本文根据气敏传感器的性质研讨开发了运用RS232与核算机树立衔接的气敏传感器信号采集，以此进步气敏传感器信号采集的精度和实验的人工效率。
2 气敏传感器作业原理及其操控使命
2.1 气敏传感器作业原理
从资料上分，最常用的气敏传感器有金属氧化物，高分子聚合物资料，压电资料，胶体灵敏膜等；从用途上分有广普型和专注型。根据实验需求挑选气敏传感器，本丈量体系能够适用于所有气敏传感器。
气敏传感器的两个要害部分是加热电阻和气体灵敏膜。加热电阻改动传感器的作业温度， 使其作业在气体灵敏的作业温度，因为外部气体的改变然后使得气敏传感器的灵敏资料的电阻发生改变，金电极衔接气敏资料的两头，使得它成为一个阻值随外部气体改变的电阻。
气敏传感器的结构与测验原理如图1所示。
2.2 操控使命
根据气敏传感器的特性规划收集使命，传感器的温度要求在250℃左右（或更高），在此温度下气体表现出很高的灵敏度 ［2］。鉴于传感器气敏阻值的不确认性，取样电阻的阻值应与气敏电阻（气敏资料的阻值改变在15倍以内）的阻值相匹配。取样电阻和加热电压是由核算机操控，加热电阻 Ro的功率要求在0.3~1.5W之间，R o的值在30W左右，所以可知Ro的电压值在1~7V之间。加热电阻的温度与加热电压的巨细近似成线性关系，经过加大电压来进步温度，以挑选一个适合于气体测验的温度（一般选用5V的加热电压），如果是动态丈量则是使加热电压为一个矩形波，占空比能够由软件设定。
取样电阻要求为一个离散值，它们可为1k， 2k，5k，10k。就气敏传感器本身特性而言，它可分为几个层次，其气敏膜的电阻是不稳定的。文中以气敏膜电阻值在空气中为10kW到有待测气体中其阻值改变到1kW为规范介绍此体系的规划，其间测验电压为一个固定值，它的精度影响到信号电压。在实践实验中选定测验电压值为5V，要求测得测验信号的值（电压）由获取的采样信号能够在核算机内快速地核算出所需求丈量的气敏传感器电阻（一般来说只需求直接看电压的改变值），然后描绘出气敏传感器的阻值随外界气体改变的波形图。
3气敏传感器信号采样与操控电路
经过核算机来操控测验设备能使得整个测验进程变得更简略和更准确。
3.1 采样周期的确认
采样周期Ts决议了采样信号的质量和数量： Ts太小，会使采样信号xs （nTs）的数量剧增，占有很多的内存单元； Ts太大，会使采样点之间相距太远，模仿信号的某些信息丢掉，会使采样后的信号康复为本来的信号时发生信号失真。因而，挑选适宜地采样坚持器直接关系到信号的真实性，当接连信号下X（t）的频谱X（f ）为有限频谱且Ts《=1/2f c，（fc为采样周期内的最高频率），信号能够无失真的收集。气敏传感器在动态丈量下， fc约为500Hz，Ts应取1ms可满足要求。
3.2 芯片的挑选
为了战胜因为气敏传感器在制造中其阻值 Rs不固定的特色，采样前，采样电阻的值应根据气敏传感器的值来调理，以保证得到的信号在丈量规模之内。一起考虑信号的值与收集电压相匹配，信号电压若低于采样电压太大则影响丈量的精度。测验电压V c为5V，ADC选用12位相对分辨率0.0244%（1LSB），ADC的分辨率为1.22mV（1LSB）。
Vout=［Vc/（R c+Rs）］×Rc
根据气敏传感器挑选为10k到1k档而挑选 Rc为5k的取样电阻，可得到信号电压V out的值在1.666～4.166V。
运用模数转化芯片完成气敏传感器信号的收集，选取以下芯片制造单片机操控电路。
（1） ADC：外部的测验信号是模仿量，先进行模/数转化。选取ADC1678芯片，它的分辨率是12位，转化时刻是5ms，转化差错小于1LSB，输出电平为TTL电平，不需求外部时钟和基准电压，作业电压为＋5V或±12V。它的最大的长处是自带有采样坚持器；
（2）多路模仿开关：挑选所需的取样电阻。 AD7502芯片选用16脚双列直插封式封装，是一种双4通道多路开关芯片，根据二位二进制地址线 A0、A1及选通断（EN）的状况来挑选8路输入的两路，别离与两个输出端相接通；
（3） 单片机：集成了1个8位中央处理器；4kB的只读存储器；128的读写存储器；32条I/O口线; 2个定时器/事情计数器；1个具有5个中止器、4个优先级的嵌套中止结构；用于多处理器通讯、I /O拓宽或全双工UART（通用异步承受发送器）的串行I/O口以及一个内振荡器和时钟电路。单片机操控着测验电路的各个部分，树立核算机与单片机的联络就可完成核算机对外部的操控。
