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技术干货 | 基于晶华微SD80P202便携式打气泵方案

一、概述

轮胎气压过高或过低都可能导致爆胎发生交通事故。胎压过低时：轮胎磨损加剧，油耗增进！胎压过高时：高速行驶急刹容易爆胎！便携式打气泵能让您在户外也能补充轮胎气压，减少意外发生。

图1. 便携式打气泵

二、便携式打气泵的基本功能

1、具有四种模式选择（汽车轮胎，摩托车轮胎，自行车轮胎，球类），每种模式均可按需调节预设打气气压大小；

2、多种气压单位显示（PSI，BAR，KPA，kg/cm²），更加清楚直观气压变化；

3、打气至设定气压自动停止，无需时刻注意气压变化；

4、内置照明LED灯，和SOS求救灯功能。

 

三、一款基于SD80P202的便携式打气泵应用方案

本文将重点介绍基于晶华微SD80P202的便携式打气泵打气泵应用。便携式打气泵方案框图如图2所示。SD80P202芯片资源丰富，工作电压范围：2.0V ~ 5.5V，具有三路高精度ADC，能准确测量出气压数据；自带LCD/LED驱动，不需要专门的LCD/LED驱动芯片便可实现LCD/LED显示；内置VDD电压检测，检测范围在2.0 ~ 4.9V。只需要很少的外围元器件就可以实现便携式打气泵应用方案，自带的硬件资源也降低产品研发门槛，缩短项目开发周期。

图2. 便携式打气泵方案框图

 

四、气压传感器温度补偿

器件的敏感组件内部有微型的可变形硅膜，上面沉积有压敏电阻，其构成一个惠斯通电桥结构, 如图3。在施加压力的作用下，硅膜产生微观形变，由此引起了在膜边缘的应力。处于膜边缘的压敏电阻，由于压阻效应（即应力引起电阻变化），当压力施加于传感器时，其输出电压讯号为:

ADCount ＝ ( V+ – V- ) / (VIN+ – VIN-) = ΔR / R

图3. 气压传感器电桥结构

基于压敏器件的原理，压敏电阻效应本身就是随温度变化而不同的。虽然通过惠斯通电桥式的对称结构，芯片可以自身抵消大部分的受温度引起的误差，但是其它的某些误差，例如在平面结构定义的时候电阻本身相对于膜片位置的不对称性，都会引起大幅度的压敏电阻不对称性，导致最终电桥输出随着温度变化而引起误差，或者是传递曲线中的非线性特征。

图4. 典型的温度压力曲线

针对压敏器件灵敏度的温度补偿，传感器可以串联低温飘电阻，如图5。当电桥电阻随温度变化时，施加其上的电压也同时变化，令其输出变化得已抵销，得出：

ADCount = ( V+ – V- ) / (VR+- VR -) = ΔR / Rref

因Rref的温飘比传感器的R小并且对温度反应比较规律, 因此可以改善了电桥的温度系数, 其效果如同定电流测量方式，令灵敏度的温飘(TSO)可以得到大幅改善。

   图5. SD80P202测量电路

五、基于SD80P202便携式打气泵原理图

图6. 基于SD80P202的便携打气泵原理图

六、SD80P202芯片性能特点

•   高精度 ADC，ENOB=17.6bits@8sps，单个差分通道或者 3 个单端通道 。

•   低噪声高输入阻抗前置放大器，1、12.5、50、100、200 倍增益可选。

•   8 位RISC 超低功耗 MCU，49条指令，6级堆栈，在2MHz 工作时钟，MCU部在3V工作电压下电流典型值为 800uA；32kHz时钟待机模式下工作电流2uA，休眠模式电流典型值为1uA。

•   24K Bytes OTP 程序存储器，256 Bytes SRAM 数据存储器。

•  具有 OTP 低压烧录功能。烧录电压范围：2.4V~ 5.5V，可以用于替代外部 EEPROM。

•   内置 RC 振荡，无需外部时钟。

•   8位TIMER，用于定时中断。

•   内置1路UART 通信接口 。

•   内置硅温度传感器，可以单点校正。

•   18SEG×4COM液晶驱动电路，超低功耗和大驱动能力设计；内含程控升压模块，可以在低压条件下维持高亮显示, 液晶支持1/2BIAS和1/3BIAS 两种模式 。

•   支持LED驱动电路，Sink端驱动电流为60mA 。

•   输出五种可选择稳压源：2.4V / 2.6V / 2.9V / 3.3V / 4.5V，提供外部传感器激励信号。

•   灵活的电池检测功能，检测范围 2.0V~ 4.9V 。

•   所有输入口带施密特触发输入，可以选择是否使用上拉电阻 。

•   Watch Dog Timer 。

•   掉电检测电路和上电复位电路。

•   工作电压范围：2.0V ~ 5.5V。

•   工作温度范围：-40℃~ 85℃。

 

七、总  结

SD80P202与其他通用MCU相比，在便携打气泵应用上可节省大部分外围元器件，加之高效的软件技术支持，价格和时间成本上具有较大的优势。