随着科技的发展,人们对环境问题日益关注,气体传感器已经应用到日常生活中的诸多方面。MEMS气体传感器通过表面敏感材料电阻的变化来反映空气中目标气体的浓度,需要设计专门的后端检测电路将该变化值实时显示在电脑上。完整的后端检测电路需要包括参数测量、信号转换以及实时传输的功能。同时为了拓宽气体传感器的应用范围,该电路必须要有控制功能,支持多种工作模式。但是目前后端电路多关注于测量电路,控制接口电路并未详细设计,需依赖于各种仪器设备方可正常工作。因此本文将基于两种常用的测量电路,从芯片功能的完整性出发,设计两款控制接口电路芯片,能够实现后端检测电路所需的所有功能,以保证系统的便携性与灵活性。首先本文基于传统的电阻分压法设计了一款控制接口电路芯片。该芯片为数模混合芯片,模拟部分利用电阻分压电路以及ADC电路将电阻信号转变为lObit的数字信号,数字部分主时钟频率为8MHz,利用对特定寄存器进行配置实现了对系统的灵活控制,提供了多种工作模式,利用I2C接口完成了与外界的数据交换,满足了后端检测电路的所有需求。本芯片在SMIC180nm CMOS工艺下完成流片,数字部分尺寸为0.32mm×0.16mm。测试结果表明,本芯片在3.3V工作电压下可以完成100Ω～100kΩ范围内的电阻测量,电阻分压电路测量误差小于2%,整体测量误差小于5%。其后为了增大测量范围、提高测量精度以及增强系统的通用性,本文在前款芯片基础上设计了一款基于RTF电路的控制接口电路芯片。该芯片模拟部分利用RTF电路将电阻转换为电压方波信号,数字部分主时钟为8MHz,完成了对电压方波信号的频率测量、对系统的控制以及通信功能,还提供了 6种不同的工作模式,包括低功耗的脉冲加热模式以及定时唤起模式,集成了 I2C接口、UART接口以及PWM输出等多种通信接口。利用FPGA对数字部分进行验证可知,本芯片数字部分可以完成l0Hz～2MHz范围内信号的测量,10Hz～1kHz范围内信号测量误差不高于2%,lkHz～2MHz范围内信号测量误差不高于1%。本芯片在SMIC180nm CMOS工艺下完成流片,数字部分尺寸为0.56mm×0.28mm,测量范围以及测量精度均有大幅度提高,能够更好的满足后端电路需求。流片成功后,结合芯片与气体传感器进行联调测试。在仅提供工作电压的情况下系统即可正常工作,能将测试结果传输至上位机实时显示,通信速率可达400kbps。使用该系统对乙醇气体、乙二醇气体、氨气以及氢气进行测试,最小分辨率为0.1ppm,最大响应度可达8.3。同时将该系统应用到食物新鲜度检测领域,可以很好的完成采集以及识别功能,解决了现有系统功能不完整、工作不独立的问题,具有较好的实用性、便携性以及创新性。