单片机在绝热材料导热系数测定系统中的应用

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     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。
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