万方数据=_譬琶副降’了瑚基于单片机的短样测试数据采集系统乜—F兰?三粤：圆F扣‘1引言2下位机系统设计单片机开发与应用Microcomputer(中科院合肥分院等离子体物理研究所)郭飞武玉字节RAM，32位I／O口线，2个数据指针，三个16位定时器计SystemShort—-sample在短样测试实验中，电流信号变化范嗣0至1000安培，设《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第3·2期文章编号：1008-0570(2009)03-2-0096-03DataAcquisitionforTestofSuperconductingVlfireBasedSingleChipWU摘要：利用单片机AT89S52，12位A／D转换芯片MAXl97，Keithley一2182纳伏表和CERNOX电阻温度计完成采集系统的硬件设计，系统由传感器，放大电路，采集卡，纳伏表和工控机组成。介绍了LabVlEW开发环境下的数据采集系统的程序设计。该系统实现了对超导短样股线电压，电流和液氦杜瓦温度的高速高精度采集。关键词：单片机；数据采集；程序设计；Keithley一．2182纳伏表中图分类号：TM930．．9文献标识码：Banalog—digiIalMicrocomputer；Data中科院合肥分院等离子所超导电工中心摹于ITER(国际热核聚变反应堆)项目，需要对超导短样股线进行失超极限测试(强磁场，4．2K液氦温度下)，为此笔者设计了一套短样测试数据采集系统，对短样测试中超导股线的电流、电压、温度进行采集并实时分析和保存。计使用100：1直流分流器转换为0至lo伏电压信号接入采集系统。温度信号通过电阻温度计获得，短样股线在极低温(4．2K)情况下进入超导状态，普通电阻温度计无法测量这个区间的温度，所以选用了美国LAKESHORE公司的CERNOX电阻温度计。CERNOX电阻温度计由metal—o)【、r—nitride材料制成，具有负的电阻温度系数，在液氦温区灵敏度很高(103DdK)，受磁场影响小f在4．2K温度6T磁场下，误差O．2％1，稳定性好。采集系统采用四线法测量温度计电阻，CERNOX电阻温度计工作电流lO微安，两端输出电压为10毫伏级。必须使用仪表放大器放大100倍才能符合采集系统精度要求，放大器选用IN—A110KP芯片。在短样测试中至关重要的信号为短样股线电压信号，要求精确到10纳伏，市场上现有采集卡无法胜任，此外为了消除串扰，电压信号需要独立采集．所以系统选用了Keithley--2182纳伏表。下面是采集系统硬件结构图。图1采集系统硬件结构图郭飞：硕士研究生下位机1采用8位微处理器AT89S52，AT89S527是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。AT89S52具有以下标准配置：8K字节Flash，256数器，一个6向量2级中断结构和全双工串行El。A／D转换芯片采用美信公司的MAXl97。MAXl97是美信公司推出的8通道、12位高速A／D转换芯片。芯片采用单一电源+5V供电，单次转换时问6p,s,．采样速率可达100ksps。量程+-10V，+5V，OV一10V，0V～5V，内部自带4．．096V参考电压源。它有标准的微机接口，数据总线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容，全部逻辑输人和输出与’丌'L，CMOS电平兼容。采集系统中，MAXl97采用外部时钟源，CLK引脚接单片机ALE引脚，单片机时钟品振11．0592MHZ，ALE引脚输出时钟为晶振的六分之一约为2MHZ，符合MAXl97要求。单片机P0．0至Po．7引脚与MAXl97的D0至D7连接，MAXl97的片选信号cs连接单片机P2．0引脚，HBEN引脚接单片机PI．1引脚，INT引脚接单片机PI．2引脚，MAXl97芯片地址为0XOFEFFH。选用内部参考电压，REF引脚通过4．7UF电容旁路接地，REFADJ引脚通过0．01UF电容旁路接地。模拟信号输入量程选择为0到10V，使用内部采集方式，MAXl97控制字为0X10。测试系统使用2个通道CH0，CHl采集电流信号，温度信号。下面是下位机1接口电路图『”鲁墨三j扩7i：图2下位机1接口电路网一96—360元／年邮局订阅号：82-．946YuLabVIEW．TheNanovoltmeteronGUOFeiAbstract：AdataacquisitionsystemcomposedAT89S52Microcomputer，MAXl97Keithley-2182Nanovohmeter，andCERNOXthermometerisdesigned．Thesoftwaredesignedbaseddohighspeedwithgreatprecisio