过滤棉厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
过滤棉厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

单片机在绝热材料导热系数测定系统中的应用

发布时间:2020-06-30 20:33:42 阅读: 来源:过滤棉厂家

1 引言 随着社会的发展,人们环保意识的增强,对建筑材料的要求越来越高,导热系数作为衡量建筑材料保温性能的重要指标一直为人们所重视,因而开发设计出高精度绝热材料导热系数测量仪器十分必要。绝热材料导热系数测量基于一维稳态传热原理,测出试件冷热面的平均温度(TC、TH)和稳态加热功率(P),由下式即可计算出导热系数:λ=Pd/A(TH-TC),其中d为试件厚度,A为试件对应主加热器部分的横截面积。整个测量系统主要由炉体和温度、功率测控系统两部分组成,炉体按国家标准的要求加工制造,大同小异,而温度、功率测控系统则随着电子技术的发展不断更新。

温度、功率测控系统的特点是要测量和控制多路温度信号,判断到达设定的状态后再进行计算。常见的设计方案是:用热电偶或铂电阻作温度传感器,输出的模拟电信号经过模拟放大和滤波,进入高精度模/数转换器(ADC),再经过单片机的判断、计算 ,控制加热电炉丝的功率,求出稳态导热情况下导热系数、热阻等材料热特性参数值。这种方案较过去的模拟式测量系统已经很先进,但是仍存在精度不够高、可靠性不够好的缺点。笔者新近开发的绝热材料导热系数测定仪采用TI公司新近推出的具有增强型8051内核的低功耗单片机MSC1212,其内部集成了8通道高精度24位Δ-Σ ADC和4通道16位DAC,在保证测量精度的同时又大大简化了外部电路,可靠性好。

MSC1212的内部结构图如图1所示。MSC1212工作电压2.7 V~5.25V,微控制器核是经过优化的8051内核,在给定时钟源的情况下,它的执行速度比标准的8051内核快三倍,从而使得器件可以在更低的外部时钟频率下工作,在功耗比标准的8051低的情况下,仍可达到相同的性能。同时,其片内外设十分丰富,包括32位累加器、1个带有FIFO的SPI串口、2个全双工的UART、32个数字输入输出端、看门狗定时器、低电压检测、片内上电复位、16位PWM、3个定时器/计数器、21个中断源。

MSC1212集成了32kB的FLASH存储器以及1.2kB的SRAM,其FLASH编程模式有串行和并行模式两种,在上电复位期间通过ALE和PSEN信号的状态来选择。PSEN=0,ALE=1时是串行编程模式。PSEN=1,ALE=0时为并行编程模式。假如两者都为1,则工作在用户模式。两者都为0是保留模式,没有定义。MSC1212是带ISP开发功能的单片机系统,与8051的指令集完全兼容,可以用已有的8051开发工具来开发MSC1212的软件。主要的开发环境是汇编语言和C语言。

2 MSC1212模拟接口介绍

MSC1212的内部集成的模拟接口是它优于其他单片机的特征之一,在绝热材料导热系数测定仪中担当了重要角色,有必要先加以详细介绍。

2.1 ADC结构介绍

MSC1212的ADC是Δ-Σ型,由多路开关(MUX)、温度检测器、缓冲器、可编程增益放大器(PGA)、调制器、数字滤波器、电压参考组成,有8个通道,10Hz数据输出率时有效分辨率可达24位。

一般ADC都定义成对的输入端,不可随意改变,而 MSC1212的ADC输入端可以由用户通过设置ADMUX寄存器来定义,可以把8个通道的任何2个分别作为同相端和反相端,这种软件设置使应用变得十分灵活,某个通道可以在一次测量中用作同相输入端,下一次测量中却用作反相输入端。例如ADMUX=0x01,则定义AIN0为同相输入端,AIN1为反相输入端。

当ADMUX所有位置1时,将选中温度检测器工作,返回芯片温度值,所以也可以把温度检测器看作ADC输入的第9个通道。

缓冲器使能与否通过寄存器ADCON0(BUF位置1使能)控制,当缓冲器使能时输入阻抗是10GΩ,输入电压范围变小,电流升高,没有缓冲器时MSC1212的输入阻抗是5MΩ/PGA。一般都要使能缓冲器,除非某一模拟输入端电压大于AVDD-1.5V。 通过改变寄存器ADCON0的低三位,可编程增益放大器(PGA)的增益可被设置为1、2、4、8、16、32、64和128。使用PGA可以提高ADC的有效分辨率。例如,当PGA为1且采用5V量程时,ADC能分辨到1uV。PGA为128且采用40mV量程时,分辨到75nV。通过设置寄存器ODAC,PGA的模拟输入可以通过高达其全量程一半的输入来补偿(即,若输入电压范围是5V,则补偿范围是

济南工服定制

北京工作服制做

制作衬衫

相关阅读