基于单片机的机载测温系统自动检测仪设计

1 引 言

    原有某型机载测温系统的检测装置，技术陈旧、操作复杂、通用性差、自动化程度低而且检测精度不高，这给飞机的日常维修工作造成了极大的不便，为此研制了一套新型的机载测温系统自动检测仪。该检测仪测试性能稳定、通用性好、可靠性高、自动化程度高，不仅简化了机载测温系统的检测手段，而且提高了检测精度，具有很好的推广应用前景和重大的军事经济效益。

2 检测仪硬件设计

    机载测温系统自动检测仪的硬件结构主要由控制部分、测量与输出部分、显示部分、恒温和电源等五个部分组成，其原理框图如图 1 所示。

2.1 控制部分

    控制部分由单片机和继电器等部分组成，它主要完成以下功能：

    （1）控制继电器的状态转换；

    （2）适时采集环境温度数值并送到显示接口部件；

    （3）控制精密电压合成电路、数据采集电路的工作过程，实现与其数字通讯功能；

    （4）完成多种数值运算及对信号的软件补偿；

    （5）存储系统专用字库，实现显示屏的人机对话功能；

    （6）控制仪器的自检。

    该仪器采用 89C52 单片机作为控制中心。89C52 单片机有 8KB 的内部程序存储器（EPROM）和 256B 的内部数据存储器；32 根 I/O 口线，均为全双工的串行口；5 个中断源，分为两个优先级，每个中断源的优先级是可以编程的；它的堆栈位置也是可以编程的，堆栈深度可达 128 字节；有两个定时/计数器，通过编程可以实现四种工作模式。89C52单片机的指令系统功能强大，有加、减、乘、除、比较、堆栈操作和多种位操作指令。当振荡器频率接近最高 12MHz 时，大部分指令执行时间为 1 μs，少部分为 2μs，乘除指令的执行时间为 4μs^[1-3]。

2.2 测量与转换部分

    测量与转换部分主要由精密电压发生器、数据采集电路、温度测量等三个部分组成。

2.2.1 精密电压发生器

    为了使输出电压达到 0.01 mV 的分辨率，仪器采用了 16 位的 D/A 芯片（DAC714）和 1/200 的高精度分压器，等效实现 23 位的 D/A 转换，实现高精度的直流电压输出。该芯片是美国 BB 公司的高精度数/模转换芯片，单通道串口通讯方式，参考电压为 2.5V，单极性工作方式下输出电压为 0～10V。

2.2.2 数据采集电路

    高精度的外电阻测量，主要通过 16 位的 A/D（ADS7809）、高稳定度 OPA111 运算放大器、通用有源滤波器 UAF42A 与程控精密恒流源组成的数据采集电路来实现。ADS7809 是美国 BB 公司的高精度模/数转换芯片，单通道串行通讯方式，参考电压为 5V，单级工作方式下输入电压为 10V。