討論了一種用于藥品質(zhì)量監(jiān)測(cè)的單片機(jī)多點(diǎn)熱源自動(dòng)采集和測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試儀器能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自動(dòng)巡回測(cè)試30路熱源底瓣。本文論述了測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成谢揪、工作原理與研發(fā)中的主要技術(shù)問(wèn)題。
   關(guān)鍵詞：多點(diǎn)測(cè)溫捐凭；集成溫度傳感器拨扶；測(cè)量精度；單片機(jī)

    在藥品質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程中茁肠，熱源反應(yīng)的測(cè)溫是一項(xiàng)重要內(nèi)容患民。藥品檢測(cè)有其特殊性垦梆，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性托猩、一致性和線性度等指標(biāo)有著較高的要求。傳統(tǒng)老式儀器大多是各類溫度計(jì)衷屋，測(cè)試效率和精度都難如人意。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)要求尔粮，研制了基于單片機(jī)控制的熱源自動(dòng)測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自動(dòng)巡回測(cè)試30路熱源激靡，滿足了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫準(zhǔn)確穩(wěn)定的高標(biāo)準(zhǔn)要求开撤，成功地完成了藥檢實(shí)驗(yàn)室測(cè)試儀器的更新?lián)Q代。

1　測(cè)試儀器系統(tǒng)組成與工作原理
　　本測(cè)試儀器的工作原理圖如圖1所示娩纱，對(duì)多點(diǎn)測(cè)試的熱源數(shù)據(jù)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)瞒唇，送入儀器放大器實(shí)現(xiàn)差值放大后，用V/F轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號(hào)磨豁，送入8051單片機(jī)的T0口服畜，T0為計(jì)數(shù)器，T1作為定時(shí)器顾翼，在定時(shí)時(shí)間內(nèi)接受脈沖信號(hào)，通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了高精度的A/D轉(zhuǎn)換适贸，最后將數(shù)據(jù)送入8051進(jìn)行分析處理，配合輸入與顯示模塊電路完成多點(diǎn)溫度的顯示烙样、監(jiān)測(cè)、預(yù)警和打印等功能谒获。

　　為了保證儀器測(cè)溫的精度、穩(wěn)定性和線性度等指標(biāo)寻定，在硬件上主要采取了2個(gè)方面的措施精耐。一方面是選擇合適的溫度傳感器，溫度傳感器的參數(shù)性能竿饭，是整機(jī)性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。作為計(jì)量?jī)x器不宜選用一般的PN結(jié)溫度傳感器勤驾，因?yàn)槠錅y(cè)溫精度腿弛、穩(wěn)定性、線性度和一致性都相對(duì)較差值港，不能滿足設(shè)計(jì)的要求阻洋。這里選用了集成溫 度傳感器AD590KH，其測(cè)溫精度為0．1℃鹃壤，測(cè)溫分辨率為0．01℃壁顶，非線性度在0～150℃范圍小于0．5％，其參數(shù)性能保證了現(xiàn)場(chǎng)采集的熱源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后的數(shù)據(jù)精度险污、穩(wěn)定性和線性度均高于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外拯腮，集成溫度傳感器AD590具有一致性較好特點(diǎn)蚁飒，用戶在儀器使用一定時(shí)間后萝喘，可方便地自行更換探頭阁簸。另一方面，在信號(hào)選擇碟姓、傳送、放大和A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程中易传，不可避免地要引入一些干擾臭赃，使數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差忙甩。為了確保儀器整機(jī)性能指標(biāo)符合計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)儀器前向通道的結(jié)構(gòu)元炭，器件性能參數(shù)指標(biāo)的選擇上都提出了較高的要求炸涝，在軟件設(shè)計(jì)上，采用了數(shù)字濾波與線性軟件校正等手段关噪。
　　如圖1所示乌妙，30路溫度傳感器AD590KH經(jīng)2片模擬開(kāi)關(guān)4067構(gòu)成30選1的熱源數(shù)據(jù)選擇器，通過(guò)8051單片機(jī)的P1口的P1．0～P1．4編程控制30路信號(hào)的通斷虐沥，使30路熱源數(shù)據(jù)依次送入儀器放大器AD524泽艘，逐一實(shí)現(xiàn)差值放大。
　　儀器設(shè)計(jì)要求測(cè)溫分辨率為0．01℃天试，測(cè)溫范圍為30～40℃，放大器輸出電壓范圍為0～10 V喜每。由于系統(tǒng)對(duì)測(cè)溫參數(shù)性能要求很高，為了達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)翎钳，放大器采取對(duì)信號(hào)進(jìn)行差值放大鸣丝，差值放大的增益越高赢虚，儀器測(cè)溫輸出結(jié)果的分辨率和靈敏度就越高，這里把AD524的增益設(shè)定為100倍波媒。把30℃溫度的測(cè)溫電壓值作為高性能基準(zhǔn)電壓源LM399的基準(zhǔn)電壓值Vr接到儀器放大器AD524的反相輸入端枚鸭，作為測(cè)溫零刻度參考點(diǎn)(LM399的零漂和失調(diào)電壓均小于5 PPM/℃)，儀器放大器同相端接實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)器輸入電壓變化為10 mV拍嵌，輸出電壓變化為1 V循诉；溫度每變化0．1℃，儀器放大器輸入電壓變化為1 mV狈蚤，輸出電壓變化為100 mV划纽；溫度每變化0．01℃，儀器放大器輸入電壓變化為0．1 mV靖避，輸出電壓變化為10 mV比默。
　　作為一個(gè)高性能的計(jì)量?jī)x器，對(duì)放大器增益的穩(wěn)定性笙铸、失調(diào)電壓炮方、零漂和非線性失真等參數(shù)要求極高，不宜于選用一般精度的運(yùn)放作為放大器誊批，否則可能由于運(yùn)放對(duì)信號(hào)放大這一環(huán)節(jié)帶來(lái)的誤差卦唇，使儀器的參數(shù)指標(biāo)性能下降丐浑，達(dá)不到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。本儀器選用了高性能參數(shù)的AD524作為儀器放大器共胎，AD524的零漂捅位、失調(diào)電壓和非線性失真等參數(shù)指標(biāo)值極小，使AD524在放大信號(hào)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差尿扯，在本儀器所要求性能參數(shù)的數(shù)量級(jí)上可忽略不計(jì)焰雕。

2　V/F轉(zhuǎn)換
　　系統(tǒng)使用LM331作為V/F轉(zhuǎn)換器矩屁，把AD524輸出的0～10 V電壓，轉(zhuǎn)換成0～100 kHz頻率的脈沖信號(hào)慢蜓，送入8051單片機(jī)的T0口郭膛。測(cè)量溫度數(shù)據(jù)與V/F轉(zhuǎn)換后的脈沖信號(hào)頻率成線性正比關(guān)系晨抡，溫度越高，儀器放大器輸出的電壓越高慷抛，V/F轉(zhuǎn)換器輸出的頻率值越高。溫度為0℃時(shí)睹协，儀器放大器輸出的電壓為0 V，V/F轉(zhuǎn)換后的頻率值為0 kHz祷濒；溫度為40℃時(shí)，儀器放大器輸出的電壓為10 V勘春，V/F轉(zhuǎn)換后的頻率值為100 kHz。用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，消除了轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在送入單片機(jī)過(guò)程中的干擾这敬，并且通過(guò)調(diào)整T1口的定時(shí)時(shí)間蕉朵，改變T0口計(jì)數(shù)器接受脈沖的數(shù)量崔涂，可改變A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)堪伍。本系統(tǒng)把T1口的定時(shí)時(shí)間設(shè)定為100 ms，使V/F轉(zhuǎn)換器相當(dāng)于14 b的A/D轉(zhuǎn)換器觅闽。通過(guò)增大T1口的定時(shí)時(shí)間帝雇，提高了A/D轉(zhuǎn)換的位 數(shù)尸闸，進(jìn)而提高了系統(tǒng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的精度和分辨率孕锄。為了更好地改善儀器性能，把定時(shí)時(shí)間T1增大n倍(n為正整數(shù))宦芦，將T0口接受的脈沖數(shù)據(jù)除以n，以實(shí)現(xiàn)軟件濾波哟口。
    此外，本測(cè)試儀配有鍵盤輸入及液晶顯示模塊棠雌，使得儀器配置完善，用戶操作方便可靠钙径。

3　系統(tǒng)軟件
　　測(cè)溫系統(tǒng)軟件用MCS-51系列匯編語(yǔ)言編制卒赖。圖2是系統(tǒng)軟件的程序流程圖踊嘲。

4　結(jié)　語(yǔ)
　　實(shí)踐表明犬捧，基于上述思路構(gòu)建的測(cè)試系統(tǒng)是正確的、可行的贸人，近半年的時(shí)間研制出了該儀器佃声，并使其在以后的穩(wěn)定運(yùn)行中滿足了設(shè)計(jì)要求。在系統(tǒng)允許一個(gè)探頭測(cè)量溫度數(shù)據(jù)時(shí)間為幾秒時(shí)圾亏，使用V/F轉(zhuǎn)換器十拣，既可以降低儀器成本，又提高了系統(tǒng)性能志鹃。

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