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基于MSP430单片机及温度传感器的原油含水率测定仪

更新时间:2012-08-03      点击次数:3006
  摘要:原油含水率测定仪出现于20世纪90年代末,它是有温控仪、定时器等开关仪表组成的一种集测量与控制于一体的蒸馏法测定原油含水率的产品,适用于石油、石化等行业中原油含水率的测量。本文出现的仪器采用MSP430单片机,是集温度控制、时间控制、蒸馏功率控制和制冷循环水控制等功能为一体的自动化、智能化仪器。
  
  系统设计方案
  
  1、温度传感器的选择
  
  一般情况下,在温度测量中所采用的传感器有:热电偶和热电阻两大类。本系统需测控3处的温度,由于热电偶需温度补偿,而热电阻不需要,从硬件成本和软件复杂程度考虑确定采用热电阻PT100。
  
  2、MSP430单片机
  
  MSP430系列单片机为低功耗16位的精简指令构架,在线可编程,将大量的外围模块整合到片内:片内DCO振荡器,看门狗定时器/通用目的定时器,Timer_A3(带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器),Timer_B7(带7个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器),I/O端口1、2(每一个有8个I/O端口,均具有中断功能)、I/O端口3、4、5、6(每一个有8个I/O端口,可以位操作),ADC12(8路12位A/D),USART0和USART1,16位硬件乘法器等。
  
  3、ICM7218A显示驱动芯片
  
  本系统需26位数码管显示。为减少空间,少用器件,选用4片ICM7218A显示驱动器。
  
  ICM7218A译码驱动芯片是8位静态LED驱动器,内含8×8位静态RAM,用于存放显示数据;有较强的位段驱动能力,能直接连接8只0.5英寸数码管。
  
  系统总体组成结构及工作原理
  
  如图1所示,整个系统由单片机主机系统、传感器信号处理电路、加热控制电路、冷却水控制电路、键盘、数码管显示和电源模块等组成。P1和P2.0、P2.1口作为系统的键盘线3、P4和P2.3~P2.7口作为系统的控制驱动线5和P2.2、P6.0~P6.3口作为系统的显示驱动线;测量信号通过P6.0~P6.3接至MCU。系统的电源模块产生+2.5V、+3.6V、+5V和+12V电压,分别为主机系统和传感器接口电路提供稳定的工作电压。
  
  图1系统总体构成图
  
  本系统通过温度传感器PT100进行冷凝水、蒸馏冷凝器、恒温稀释箱内的温度数据采集,经过放大处理模块进行高精度的测量。用户可以通过键盘选择加热工位和设定冷凝器内汽温的上限值;设定冷凝水和加热稀释箱的温度值;设定蒸馏时间;设定输入温度和电压的标定值等参数。仪器采用冷凝循环水系统,MPS430单片机通过控制制冷机组来控制循环水的温度在室温左右(约25℃);原油一般在60℃时取样,MCU通过控制加热管使加热稀释箱的温度在60℃左右。油样在加热蒸馏前温度不高,为提高化验效率,蒸馏时先采用大功率加热,油样近100℃时切换小功率加热。加热蒸馏功率的调整通过控制加热管供电电压来实现,系统能显示加热管供电电压;显示定时时间;显示循环水温度的设定值和实际值;显示蒸馏冷凝器内温度;显示加热稀释箱内温度的设定值和实际值。
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