在汽車制造業(yè)和工業(yè)控制領(lǐng)域，壓力傳感器應(yīng)用廣泛，對壓力傳感器的精度有比較高的要求。集成相對壓力傳感器MLX90807和集成絕對壓力傳感器MLX90808是Melexis公司生產(chǎn)的可編程壓力傳感器，對這種壓力傳感器的標(biāo)定至少要進行3個溫度點和2個壓力點的調(diào)理補償，通過連接Melexis公司的PTC04編程器將標(biāo)定數(shù)據(jù)寫入傳感器的存儲芯片中，使該壓力傳感器的電壓輸出能精確反映其工作場所壓力的變化。以前對該系列壓力傳感器的標(biāo)定采用人工操作，在操作過程中要對需校準(zhǔn)的壓力傳感器的工作容器的溫度和壓力進行控制，工序繁雜，同時會給調(diào)理補償過程帶來人為干擾和誤差，影響壓力傳感器的校準(zhǔn)精度[1]。根據(jù)MLX90807、MLX90808對標(biāo)定過程和環(huán)境的要求，研制了基于PCI總線的多路壓力傳感器調(diào)校系統(tǒng)，以代替人工操作。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    工控機通過PCI總線插卡測量工作容器的壓力和溫度，同時根據(jù)反饋信號控制工作容器內(nèi)部的壓力和溫度，以滿足壓力傳感器的調(diào)理補償要求。系統(tǒng)硬件由工控機、PCI插卡、信號屏蔽盒、工作容器和PTC04模塊組成。
    工控機對目標(biāo)壓力點和溫度點進行數(shù)據(jù)采集后，將數(shù)據(jù)分析處理，得到參數(shù)后，PTC04模塊將各參數(shù)寫入壓力傳感器的存儲單元，實現(xiàn)對壓力傳感器MLX90807、MLX90808的標(biāo)定。
    微機通過壓力、溫度測控插卡實現(xiàn)對工作容器溫度、壓力的測量，控制增壓閥、減壓閥、電熱器和風(fēng)扇。閥門和電熱器的控制用于使容器達到目標(biāo)壓力點和目標(biāo)溫度點，風(fēng)扇用于均恒工作容器內(nèi)部溫度。
    PCI插卡的硬件主要由PCI總線接口模塊、溫度和壓力測量模塊(A/D)、PWM溫度控制模塊、可調(diào)閥門控制模塊(D/A)、開關(guān)量控制模塊5部分組成。工作容器的測控結(jié)構(gòu)如圖2所示，PCI插卡完成對圖中各數(shù)字量和模擬量的測量和控制。為了使壓力控制更加精確，設(shè)計了D/A轉(zhuǎn)換電路,產(chǎn)生4~20 mA電流信號控制可調(diào)閥門。

1 PCI總線接口設(shè)計
    測量信號和控制信號通過PCI總線與工控機實現(xiàn)信號交互。系統(tǒng)采用國產(chǎn)PCI接口芯片CH365實現(xiàn)接口功能。
    CH365是一種連接PCI總線的通用接口芯片，支持I/O端口映射、存儲器映射、擴展ROM以及中斷，CH365將32位高速PCI總線轉(zhuǎn)換為8位主動并行接口，性價比高，它與PCI總線的連接方式如圖3所示[2]。

    PCI_AD[0~31]為地址和雙向數(shù)據(jù)復(fù)用信號線；PCI_CBE[0~3]為總線命令和字節(jié)使能復(fù)用信號線；PCI_PAR為三態(tài)雙向奇偶校驗信號線；PCI_IDSEL為初始化設(shè)備選擇信號線，高電平有效；PCI_FRAME為幀周期開始信號線，低電平有效；PCI_IRDY為發(fā)起設(shè)備準(zhǔn)備信號線，低電平有效；PCI_TRDY為目標(biāo)設(shè)備準(zhǔn)備信號線，低電平有效；PCI_DEVSEL為目標(biāo)設(shè)備選中信號線，低電平有效；PCI_INTA為中斷請求信號線，低電平有效；PCI_CLK為系統(tǒng)時鐘信號線，上升沿有效；PCI_RST為系統(tǒng)復(fù)位信號線，低電平有效。
    CH365的8位主動并行口與8255相連，通過8255擴展的并行口來控制A/D轉(zhuǎn)換、與單片機89C2051通信、讀取工作容器內(nèi)部壓力值和控制固態(tài)繼電器進行溫度控制；74LS373與CH365相連，用來控制8個繼電器的通斷，產(chǎn)生工作容器門控、風(fēng)扇起停等一些開關(guān)量的控制信號。
2 溫度和壓力測量模塊
2.1  三線制熱電阻測溫電路
　    采用熱電阻測量工作容器的溫度。熱電阻是一種電阻值隨環(huán)境溫度變化的溫度傳感器，通過A/D轉(zhuǎn)換測得電壓值，得出電阻大小，查表得到對應(yīng)溫度值。為了去除連接導(dǎo)線所具有的線路電阻對測量結(jié)果的影響，采用恒壓三線制測量電路，如圖4所示。

    TLC5617是雙端10位串行D/A芯片，內(nèi)有2路10位CMOS電壓輸出DAC，+5 V供電，具有上電復(fù)位功能，功耗低。采用MC1403給TLC5617提供2.5 V參考電壓，89C2051收到中斷信號后，讀取操作類型碼，判斷后進入D/A模式，將讀取的數(shù)據(jù)以串行模式經(jīng)P3.7口發(fā)送至TLC5617的DIN腳。TLC5617的片選端CS和串行時鐘端SCLK分別連接89C2051的P3.4和P3.5口，用來控制D/A轉(zhuǎn)換的時序。D/A轉(zhuǎn)換完成后，TLC5617的OUTA和OUTB端輸出2路0~5 V電壓信號，經(jīng)雙運放LM358和NPN三極管組成的V/I電路，將電壓信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號，用以控制2路壓力調(diào)節(jié)閥。
5 開關(guān)量控制模塊
    該控制模塊共有8路開關(guān)量控制信號，用于一些開關(guān)量控制，同時增加了系統(tǒng)的可擴展功能。風(fēng)扇的開關(guān)量控制用于配合加熱模塊使工作容器恒溫，門控信號用于控制工作容器的開關(guān),另外還提供了儲氣罐、真空罐等開關(guān)量控制信號。采用8D鎖存器芯片74LS373與CH365的8位并行口相連，用CH365的A13進行鎖存控制，可以控制8個繼電器通斷，產(chǎn)生8路開關(guān)量控制信號。
    硬件調(diào)試表明,系統(tǒng)各模塊均能正常工作，滿足MLX90807、MLX90808調(diào)理補償?shù)囊?。通過聯(lián)合測試軟件進行預(yù)調(diào)試，工作穩(wěn)定可靠，已開始用于壓力傳感器的自動調(diào)理補償及標(biāo)定。
參考文獻
[1] 胡景春,葉水生,江澤濤.Windows環(huán)境下的熱敏傳感器開關(guān)特性測量系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2003(5):20-22.
[2] 許少倫,梁燕.基于PCI的汽車線束檢測系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2008(10):78-79.
[3] 曹毅, 姜戎. 基于單片機的小型自控飛艇舵控系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2007,33(2):13-15.
[4] 張萌,和湘,姜斌. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2007.
[5] 于洋,張永良.基于以太網(wǎng)的智能過程控制儀表的設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2005,31(12)：29-30.