基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统设计.pdf

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1、第26卷第8期传感技术学报Vol_26No．8CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2013年8月Aug．2013DesignofHigh-PrecisionMicro-CapacitanceDetectionSystemBasedonPcap01DENGLili一，SANGShengbo，，ZHANGWendong，TANGXiaoliang，LIPengwei一，HUJie，LIGang一，JIANAoqun，(1．MicroNanoSysteaResearchCenter，TaiyuanUniver

2、sityofTechnology，Taiyuan030024，China；2．1WyIxtboratoryofAdvancedTransducersandInteUigentControlSystem，MinistryofEducation，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Thehardwareandsoftwareofmicro．capacitancedetectionsystembasedonPcap01iSdesignedandtested．Th

3、ehardwareismadeofthemicro—capacitancedetectionchipPcap01，theminimumsystemofmicrocontrollerSTC12LE5A60$2andthepowersupplycircuit．ThesoftwaresystemconsistsofalowercomputerwrittenusingCprogramandahostcomputerwrittenusingLabviewprogram．Thelowercomputercanrealizetheac—quisiti

4、onofcapacitancedata，theSPIcommunicationbetweenPcap01andthemicrocontroller，andsendthedatatothehostcomputer．Thehostcomputercanrealizethedataprocessing，real—timedisplayanddatastorage．Basedontheexperiments，theaveragedetectionerrorisaslowas2．9093fF．Thedetectionsystemhasthecha

5、racteristicsofhighprecision，highanti—interferenceandreal—time．Thesystempromotestheintegrationbetweenthecapacitivebiosensorandtheinterfacecircuit．Keywords：capacitivebiosensor；micro—capacitancedetection；PcapO1；STC12LE5A60$2；Cprogram；LabviewEEACC：7230J；7310K；7210Adoi：10．396

6、9／j．issn．1004—1699．2013．08．002基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统设计水邓丽莉，桑胜波，张文栋。，唐晓亮，李朋伟，胡杰，李刚，菅傲群，(1．太原理工大学微纳系统研究中心，太原030024；2．太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，太原030024)摘要：介绍了一种基于PcapO1的微弱电容检测系统的硬件、软件设计和实验测试。系统硬件主要由微电容测量芯片Pcap01、单片机STC12LE5A60S2最小系统以及供电电路构成。系统软件包括下位机的c程序和基于Labview软件实现的上位机。下位

7、机实现了电容数据采集、Pcap01与单片机之间的SPI通信以及将数据发送给上位机的功能。上位机可实现数据处理、实时显示以及测试数据的存储。实验测试结果表明，该系统的数据检测均误差可低至2．9093。系统具有精度高，抗干扰性强，实时性的特点，实现了电容式生物传感器与接口电路的集成。关键词：电容式生物传感器；微弱电容检测；Pcap01；STC12LE5A60$2；C程序；Labview中图分类号：TP273；TP274文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)08—1045—05电容式生物传感器(CBS)是近年来出现的一类于电容

8、式生物传感器的微小体积特点和检测量的微新型生物传感器，其原理是基于检测电极表面因特小变化特性，传感电容值非常微弱，一般为pF量级性键合导致的介电特性变化。传感器探头与输出信甚至更小，而由检测物理量引起的传感