基于嵌入式系統(tǒng)的熱分析儀器測控系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，分析儀器呈現(xiàn)出數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。研究的聯(lián)合型熱分析儀器(FRC)就是這種趨勢下的產(chǎn)物，F(xiàn)RC是一種在程序控制溫度下，測量被測物質(zhì)的熱重(TG)、差熱(DTA)與溫度關(guān)系的一種高精度分析儀器，是質(zhì)量控制、技術(shù)鑒定和科學(xué)研究所必需的基本設(shè)備。溫度程序是在單片機(jī)的控制下，實(shí)現(xiàn)對加熱爐的持續(xù)加溫、恒溫、降溫作用，以達(dá)到對分析物質(zhì)的相變、分解、化合、脫水、吸附、解析、溶化、凝固、

2、升華、蒸發(fā)，通過這種高科技技術(shù)來提升由北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的WCT系列熱分析儀器，使熱分析儀器測試準(zhǔn)確可靠，減小了其外觀尺寸，方便維護(hù)，成本低廉。 通過分析聯(lián)合型熱分析儀器(FRC)的工作原理，研究基于單片機(jī)的嵌入式技術(shù)在儀器設(shè)計(jì)上的運(yùn)用和闡述聯(lián)合型熱分析儀器的性能要求及參數(shù)指標(biāo)，來達(dá)到如何使用現(xiàn)代技術(shù)手段開發(fā)熱分析儀器的目的，因此論文重在介紹新技術(shù)、新方法在對聯(lián)合型熱分析儀器(FRC)開發(fā)時(shí)的技術(shù)運(yùn)用。 設(shè)計(jì)的FRC熱分

3、析儀器下位機(jī)硬件系統(tǒng)是以C8051F020單片機(jī)和24位A/D轉(zhuǎn)換器ADS1216為核心的一體化數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對溫度(T)、差熱(DTA)、熱重(TG)、偏差、爐壓及溫度報(bào)警信號的采集和控制，單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器之間的通信采用結(jié)構(gòu)簡單性能可靠的SPI通訊方式。設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理電路部分采用儀用放大器AD521和抗干擾能力極強(qiáng)的放大器OP27，構(gòu)建了采集信號的有效高精度轉(zhuǎn)換，提出了應(yīng)用模糊PID控制實(shí)現(xiàn)了對加熱爐加熱的有效

4、控制和通過RS232串口實(shí)現(xiàn)了上下位機(jī)的通訊、測試過程的自動(dòng)控制及測量過程中信號的采集和處理。 硬件電路部分設(shè)計(jì)和構(gòu)建的同時(shí)，也編制了下位機(jī)的控制處理軟件，重點(diǎn)開發(fā)了ADS1216的SPI通訊控制程序、串口通訊控制程序、加熱爐加熱控制程序和加熱爐升降機(jī)構(gòu)的控制程序，且下位機(jī)的軟件編寫都經(jīng)過了嚴(yán)格的測試，能夠有效的完成儀器要求的各種技術(shù)指標(biāo)。 開發(fā)的熱分析儀器已經(jīng)在企業(yè)連續(xù)投產(chǎn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)際應(yīng)用證明，開發(fā)的熱