摘要：针对一般测温办法在进行流体多点温度丈量时存在体系杂乱，准确度和速度难以统筹的问题，提出了一种依据温度-频率(T-F)改换的丈量体系。该体系运用PIC18F6722单片机操控MOS管开关阵列，使多个测点的热敏电阻别离与TLC555构成振动电路，将测点的温度改动转化为振动频率的改动，运用8253计数芯片时TLC555的输出信号进行丈量并发生中止，单片机读取8253计数值反演为测点温度。试验标明，测点数目增多不会添加丈量体系的杂乱程度，通过设置8253的计数初值，可以在不改动硬件的情况下灵敏挑选丈量的准确度和速度，满意了流体多点准确快速测温的需求。一起该体系具有简练有用，本钱低的长处。
关键词：温度丈量；多点；温度频率改换；热敏电阻；TLC555；8253计数器
温度是流体力学中的重要变量，不只影响流体介质的物理性质，更驱动着对流、混合等物理进程，因而需求快速、准确、无扰或微扰地丈量流体中的温度，特别是为了了解全场流体的温度散布，就需求对多个测点一起丈量。现在选用的多点温度丈量办法可分为触摸式和非触摸式。触摸式办法将温度传感器的电阻等电学信号通过AD电路收集后转换为温度信号，丈量精度高，常作为其他丈量办法标定的规范值。因每个温度传感器都要占用一路AD收集通道，当测点增多时，收集体系的本钱大幅添加，可保护性变差。用集成温度传感器如DS18B20进行多点测温的办法已见报道，选用单总线通讯使收集电路大为简化，但是收集电路受测点温度影响，丈量精度有限，集成温度传感器的封装尺度较大，热呼应时刻长，不适于快速丈量，且对流场的搅扰较大。非触摸式温度丈量如红外热成像办法和示温染料办法可以高密度的丈量或显现温度场散布，此类办法受于布景场和染料性质的影响，测温的相对精度较高，肯定精度不能满意流体定量研讨的需求。
为了战胜现有测温办法不能彻底满意流体多点测温需求的缺陷，提出了一种用MOS管操控快速呼应热敏电阻阵列与TLC555构成温度-频率(T-F)改换电路，结合单片机PIC18F6722和8253计数芯片准确丈量频率并反演为测点温度，完结了测温体系的软硬件规划，可以满意流体多点准确测温的需求。
1 总体规划
PIC18F6722是Microchip公司出产的增强型单片机，集成了丰厚的硬件资源，包括两个增强USART，一个SPI总线端口，54个I／O引脚，4个外部中止，3 936字节的SRAM，128 K字节的FLASH程序存储空间和1 024字节的EEPROM，可以便利的与外设衔接和通讯。
8253是Intel公司的微型机外围芯片，内含三个独立的16位可预置减法计数器和一个并行数据端口，可别离设置三个计数器的作业方式和读写计数值。SST25VF016是Silicon公司出产的16 Mbit SPI接口的串行FLASH存储器，可以在失电的情况下长时刻保存丈量数据。TLC555是德州仪器出产的功用彻底兼容NE555的定时器芯片，具有更快的呼应速度，最高作业频率可达2MHz。
计数通道2的计数值△N2与η的乘积得到校对后的计数值△N2*，用△N2*核算测点温度即可校对体系漂移。
通讯和存储电路如图5所示。通讯电路运用Maxim公司的MAX485芯片将PIC18F6722的串口1转换为半双工RS485总线，用RC0引脚操控MAX485的收发作业状况，完结多个丈量单元远距离牢靠通讯。存储电路运用PIC18F6722的SPI端口，因SST25VF106是3．3 V作业电压，将PIC18F6722的SD0和SCK用电阻分压后衔接，SDI引脚是输入脚，可直接与SST25VF106的SO引脚衔接。
运用MOS管开关阵列操控热敏电阻阵列，完结多点的快速准确测温，当测点增多时，丈量体系的杂乱度无明显添加。选用8253硬件计数电路，PIC18F6722只需对8253的寄存器值进行装备和读写，即可在丈量精度和丈量速度间依据实践情况灵敏挑选，降低了软件开发难度，体系的保护晋级非常便利。
3 软件规划
PIC18F6722是多点流体温度丈量体系的主操控器，需求完结各硬件的初始化、硬件衔接的检测、各测点温度的丈量、丈量数据的传输与存储等功用。软件选用模块化的规划办法，用C言语编写，运用MPLAB IDE编译器编译，包括主程序、硬件初始化程序、硬件检测程序、测温中止服务程序、通讯和存储程序等。软件的流程图如图6所示。
主程序首要完结初始化各体系变量，与上位机通讯决议体系硬件的作业方式，处理其他体系业务和各种反常。硬件初始化程序首要完结设置PIC18F6722各I／O口的作业方式，设置8253各寄存器的值。硬件检测程序首要测验通讯电路的收发功用是否正常，存储电路的读写功用是否正常，振动电路是否能正常作业以及热敏电阻阵列与MOS管开关阵列与振动电路的衔接是否正常。
在8253的OUT0引脚下降沿触发PIC18F6722的RB0引脚上的外部中止时，履行测温中止服务程序，在程序中关断上一测点对应的MOS管，读取8253中计数通道1、2的计数值，翻开下一测点对应的MOS管，用计数通道1的值核算漂移系数校对体系漂移，再将计数器2的计数值转化为测点温度。
4 体系标定与运用
运用图2中%&&&&&%CT的充放电时刻常数可以核算测点温度与TLC555输出频率的对应联系，但在实践运用中由于各器材的制作差错，很难直接由对应联系核算测点温度。体系的直接测得量是8253的计数值，校对体系漂移后只要一个量(△N2*／N0)，通过初始标定取得温度丈量范围内每隔0．2K对应的(△N2*／N0)，将其次序保存在FLASH存储器SST25VF016中。在丈量时，PIC18F6722依照线性插值办法将8253的计数值转化为测点温度。由于丈量体系包括体系漂移校对机制，故体系标定进程只需履行一次便可确保长时刻安稳的丈量精度。
详细运用中运用P%&&&&&%18F6722的闲暇I／O口完结了12×12阵列共144个热敏电阻的多点丈量。TLC555在温度为298K时的振动频率约为2 kHz，通过体系标定后，在280～320 K的范围内丈量精度优于0．05 K，单点丈量时刻约为7 ms，全场丈量时刻约为1 s，满意了流体试验中对多点温度高精度快速丈量的需求。该丈量体系已成功运用于水平温差对流的试验研讨中。
5 结束语
本体系完结了流体介质内多点准确快速测温的功用，测点数目增多时体系的杂乱度根本不变。硬件电路将测点温度改动转化为TLC555输出频率的改动，并用8253计数器进行准确计数，单片机操控器只需读写8253寄存器即可核算测点温度，简化了软件规划，便利体系的保护晋级，单片机操控器改动8253的计数初值，不改动硬件即可在丈量速度和准确度间灵敏挑选。体系完结了漂移校对功用，省去了繁琐的屡次标定进程，可以在不同的运用环境中长时刻安稳的丈量。
