温度巡测仪全自动检定系统改造

李思忍

（柳州市计量技术测试研究所，广西 柳州 545006）

温度巡测仪全自动检定系统改造

李思忍

（柳州市计量技术测试研究所，广西 柳州 545006）

利用新型MCU和相关软件平台，研发新的控制板硬件、自动化程序和上位机程序，智能化改造温度巡测仪，提升温度巡测仪的性能和工作效率、延长设备寿命、节约投资。技改技术也可用于改造其他计量设备或研制新的智能计量设备。

温度巡测仪；智能化；自动化

科技的日新月异，使得我们可以用新出现的软硬件对以前的计量仪器做智能化改造。设备改造后，仪器的性能得到了提升，也使得工作效率得到了提高。由本机构人员进行的技术改造，设计方案可以针对本机构在该项目上的工作习惯和特点来做，还往往比外购技术或设备的效果更好，更切合本机构实情。

对热工专业在环境温度试验设备校准项目中使用的高精度数字式温度巡测仪做了智能优化改造，使得原有的直读方式变成了与电脑连接并且由电脑进行数据处理，直接生成记录。低成本改造，实现自动化读数功能。

1 温度巡测仪的工作原理

XMD-III型高精度数字式温度巡测仪（图1）最多可以同时接入16路温度传感器，按照预设的测量周期和测量点来回巡测，获得被校准温场的准确度和均匀性。仪器内的89C51型MCU根据操作人员的预先设置，控制16选1数控模拟开关依次选择某路输入信号，经过6个运放单元组成的信号处理及放大电路，通过模数转换芯片变为数字信号，进入MCU计算，还原成摄氏温度，显示在8个LED数码管上，也可以定时控制微型打印机，输出各路测量点在某时刻的温度原始数据。最终由校准人员计算处理数据，得出结论，为客户出具校准证书或测试报告。

2 技术方案及步骤

（1）分析温度巡测仪的信号处理、显示、键盘、MCU控制、AD转换和电源等模块，画出电气原理图，掌握MCU控制的I/O端口逻辑和时序。

（2）淘汰89C51型MCU构成的旧微电脑主控模块及附属电路，保留其他模块，重新设计新的主控模块及电路，选择知名公司近年生产的C8051F340型MCU作为主控芯片，该芯片技术先进，拥有众多专利及强大功能，集成了USB控制器，与8051系列MCU兼容。

（3）用Keil C语言研发新的自动化MCU程序，编译成机器码写入MCU的FLASH中，控制温度巡测仪工作，与上位机通信。

（4）研发VB6编写的上位机智能化应用程序，安装在笔记本电脑上，经USB接口与温度巡测仪通信控制设备工作，接收测量数据，并对数据自动运算处理，得出结论自动保存，自动生成符合技术规范的原始记录，可单独生成符合技术规范的校准证书、测试报告，也能与我单位的数据库系统对接，完成业务流转，生成证书报告。

图1 温度巡测仪结构图

3 技术改造主要内容

3.1 硬件改造

按照新的主控板设计，使用专业软件绘出电气原理图和PCB图，发给工厂制作PCB电路板，焊上贴片式电子元件就行了。由于新型MCU技术先进、功能强，使主控电路简化、体积缩小、成本降低、可靠性增加。

表1

3.2 MCU软件研发

按照新的硬件电路设计，尤其是I/O端口的功能分配，对照温度巡测仪使用说明书和C8051F340的数据手册，就可以研发出能实现温度巡测仪原有功能的MCU程序，加入USB通信模块，使MCU能接受上位机传送来的命令，并将试验数据传回上位机。程序流程图如图2所示，使用Keil C语言编写与直接用汇编语言相比，开发效率、程序的可读性、可维护性很好。程序完成后用IDE集成环境译成机器码，写入C8051F340的FLASH中固化。

图2 MCU程序流程图

3.3 USB上位机应用程序研发

MCU芯片的公司网站上有数据手册、开发经验文章、实现各种功能的MCU源代码，也有USB上位机应用程序的VB6、VC6源码。在学习并掌握其中技术之后，我们使用VB6编写上位机应用程序，界面友好，操作简单，功能齐全。具体技术细节请参阅引用文献，此处不赘述。

上位机应用程序的功能与界面设计见表1。

4 结语

本项目验收后，我们掌握了温度巡测仪的硬件电路改造、MCU程序设计、上位机应用程序的高级编程技术，延长设备寿命，节约设备投资，实现的智能化程度也较高。人工操作仅需放置好传感器，启动设备和软件，简单输入一些预设信息给软件即可，提高工作效率，避免人工处理数据容易出错。完成项目所获得的智能化技术具有普遍性，例如MCU控制模块、数据自动处理、自动生成原始记录和证书报告等，能用之改造各型计量设备，也适用于研发新的智能测量仪器。

[1]南京立人精密仪表所．高精度数字温度巡测仪技术手册[M].

[2]新华龙电子有限公司．BTF340开发评估板使用说明书及范例程序．www.xhl.com.cn.

[3]Silicon Laboratories Inc．C8051F34x手册．www.xhl.com.cn.

[4]Hevry．USB2.0规范初探．百度文库网站.

[5]Silicon Laboratories Inc．AN169_USBXpress_Programmers_ Guide．www.xhl.com.cn.

[6]Silicon Laboratories Inc．USB范例程序．www.xhl.com.cn.

[7]Maxim公司．4位半A/D转换芯片ICL7135手册.

TP274

A

1671-0711（2017）01（下）-0088-02