摘 要：為了對(duì)蓄電池的溫度進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)采集是必不可少的手段。程序控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是比較先進(jìn)的采集方式，本文采用熱電偶為溫度檢測(cè)元件對(duì)蓄電池溫度信號(hào)進(jìn)行采集來(lái)構(gòu)建單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)，較好的實(shí)現(xiàn)了所需目的。 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 單片機(jī) 蓄電池溫度 1　引言 為了確知某一測(cè)試對(duì)象的各項(xiàng)特性，我們常常要借助各種儀表和各種手段（直接測(cè)量或遙測(cè)）來(lái)獲得各種各樣的測(cè)量結(jié)果（數(shù)據(jù)）。但這些數(shù)據(jù)中包含有變換誤差、設(shè)備誤差以及在傳輸過(guò)程中（當(dāng)采用遙測(cè)方式時(shí)）引入的各種干擾所造成的誤差等。而且這些數(shù)據(jù)量通常都很大，有意義的部分和無(wú)意義的部分混雜在一起，如果不加取舍的直接應(yīng)用，必然會(huì)造成極大不便。另外，很多情況下還需通過(guò)再加工（即將數(shù)據(jù)作某種變換）以便提供物理意義更明確更直接的數(shù)據(jù)形式（輸入振動(dòng)波形的頻譜分析等）。上述這些問(wèn)題都要靠數(shù)據(jù)采集與處理加以解決。為了對(duì)蓄電池的溫度進(jìn)行檢測(cè)，本文采用熱電偶為溫度檢測(cè)元件對(duì)蓄電池溫度信號(hào)進(jìn)行采集來(lái)構(gòu)建單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)，較好的實(shí)現(xiàn)了所需目的。 2　數(shù)據(jù)采集 從廣泛意義上來(lái)講，數(shù)據(jù)采集與處理的主要內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： （1）數(shù)據(jù)采集：主要是解決非電量轉(zhuǎn)換為電量的問(wèn)題以及多路復(fù)用、數(shù)據(jù)的模擬形式和數(shù)字形式之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。 （2）數(shù)據(jù)記錄：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是非常重要的問(wèn)題，當(dāng)前磁記錄是儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)的一種有效方式。 （3）數(shù)據(jù)處理：包括預(yù)處理、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析（再加工）等步驟。 數(shù)據(jù)采集應(yīng)包括將各種被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成電量以及將它們合理地組合在一起，然后提供一個(gè)經(jīng)過(guò)編碼地多路信號(hào)的全部過(guò)程。其中將非電量轉(zhuǎn)換為電量的問(wèn)題即為傳感器的問(wèn)題；而合理組合為多路的編碼信號(hào)的關(guān)鍵，就體現(xiàn)在采樣頻率和編碼精度這兩個(gè)問(wèn)題上。 通常，所采集到的數(shù)據(jù)，是被測(cè)目標(biāo)的某些物理量經(jīng)過(guò)非電量到電量的轉(zhuǎn)換，又經(jīng)過(guò)放大或衰減、采樣、編碼、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)之后所呈現(xiàn)出來(lái)的一種數(shù)據(jù)形式。數(shù)據(jù)處理的首要任務(wù)是將這些數(shù)據(jù)形式恢復(fù)成原來(lái)的物理量形式并盡可能的給出他們的變化形式。另外，上述各環(huán)節(jié)中由于設(shè)備性能的不理想，以及外界干擾、噪聲的影響，都或多或少地在采集到的數(shù)據(jù)中引入一定的誤差，因而數(shù)據(jù)處理的另一重要任務(wù)就是要采取各種方法（如剔除奇異項(xiàng)、平滑、濾波等）最大限度的消除這些誤差，以獲得盡可能精確的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理的另一項(xiàng)任務(wù)就是要對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行某些變換加工（例如求均值或做傅立葉變換等），或在有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行某些相互的運(yùn)算（如計(jì)算相關(guān)函數(shù)），從而得到某些更能表達(dá)該數(shù)據(jù)內(nèi)在特征的二次數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用來(lái)測(cè)量和記錄由兩種方式得到的信號(hào)：由直接測(cè)量的電學(xué)量得到的信號(hào)和由傳感器得到的信號(hào)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（無(wú)論是模擬系統(tǒng)或是數(shù)字系統(tǒng)）在很大程度上取決于被記錄輸入數(shù)據(jù)的預(yù)期應(yīng)用。一般而言，當(dāng)要求大的帶寬或允許較低的準(zhǔn)確度時(shí)，可以利用模擬數(shù)據(jù)系統(tǒng)；當(dāng)被監(jiān)視的物理過(guò)程在緩慢變化（窄帶）以及要求高準(zhǔn)確度和每個(gè)通道應(yīng)有低成本時(shí)，則利用數(shù)字系統(tǒng)。數(shù)字系統(tǒng)的復(fù)雜程度涉及從單通道直流電壓測(cè)量和記錄系統(tǒng)到能測(cè)量大量輸入?yún)?shù)、與預(yù)先設(shè)定的極限或條件作比較、以及對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和判定的先進(jìn)的自動(dòng)多同道系統(tǒng)。 3　程序控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正由傳統(tǒng)的順序控制采集系統(tǒng)進(jìn)入到程序控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種采集系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，它的采集數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中，根據(jù)各種不同的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，通過(guò)編程改變系統(tǒng)的路數(shù)、采樣率和信號(hào)幀格式等性能，以滿足各種采集任務(wù)的需要。 在程序控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通?？梢愿淖兊南到y(tǒng)參數(shù)有：采集點(diǎn)；采樣率；數(shù)據(jù)字長(zhǎng)；增益；幀格式。它主要由四個(gè)部分構(gòu)成：遠(yuǎn)控采集單元、幀格式產(chǎn)生器、控制器和總線。 該系統(tǒng)可以具有多個(gè)遠(yuǎn)程控制采集單元，采用分散遠(yuǎn)置的方法，將各個(gè)遠(yuǎn)控采集單元放置在各個(gè)被采集部位。每個(gè)遠(yuǎn)控采集單元通過(guò)地址線、數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線與控制器相連?？刂破魍ㄟ^(guò)地址線以總采樣率向各個(gè)遠(yuǎn)控采集單元發(fā)送信道地址碼。為了保證在一個(gè)采樣周期里只有地址相符合的某一單元中的某一信道被尋址采樣，因此對(duì)應(yīng)每個(gè)信道都有一組特殊地址碼。以致于在某一時(shí)刻，只有地址碼相符的某一單元中的某一信道被尋址采樣。 但是這種系統(tǒng)由于功能的限制，其工作方式都采用詢問(wèn)方式，這樣的系統(tǒng)一般用戶是難以使用和設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)擴(kuò)展也是不可能的。隨著微處理機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，各種不同功能的芯片不斷出現(xiàn)，程序控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件可采用中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM和ROM）、I/O接口以及A/D轉(zhuǎn)換等各種芯片組成。然后配上相應(yīng)軟件，就可構(gòu)成完整數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并可能實(shí)現(xiàn)微型化、低功耗、長(zhǎng)壽命和高可靠性等性能指標(biāo)要求。若由規(guī)格化的微處理機(jī)來(lái)承擔(dān)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制器，則可大大減少設(shè)計(jì)人員的硬件設(shè)計(jì)工作量，使系統(tǒng)的價(jià)格、體積和重量都有大幅度的下降。在工作方式上，由于可以采用中斷工作方式，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各部分得以組件化和模塊化。各模塊在需要微處理機(jī)為它服務(wù)時(shí)，就向微處理機(jī)提出中斷請(qǐng)求，在中斷承認(rèn)后就可以為該模塊服務(wù)，這樣，各模塊具有相對(duì)的獨(dú)立性，從而是系統(tǒng)具有較大的通用性和可擴(kuò)展性。 微處理機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成如下圖： 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)正常工作，一般應(yīng)包含如下幾個(gè)功能軟件： （1）系統(tǒng)的監(jiān)控程序：主要用于系統(tǒng)的初始啟動(dòng)和系統(tǒng)調(diào)試時(shí)的簡(jiǎn)單查錯(cuò)。 （2）初始化程序：用于系統(tǒng)參數(shù)的初始化以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各插板接口的初始化。 （3）采集程序：該程序通常可以固化在ROM中，是一個(gè)根據(jù)采集格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的程序。根據(jù)系統(tǒng)需要，一個(gè)系統(tǒng)可配備多個(gè)不同采集格式的程序，以使系統(tǒng)適應(yīng)多種工作情況。 （4）輸出處理程序：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后進(jìn)行輸出。 （5）命令控制程序：它是根據(jù)操作人員發(fā)出的命令，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作狀態(tài)和工作方式進(jìn)行控制的程序。 4　蓄電池溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 蓄電池作為輔助供電裝置，在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作或輸出電壓低于蓄電池電壓，以及發(fā)電機(jī)輸出功率不能滿足耗電裝置需要時(shí)，配合發(fā)電機(jī)共同向耗電裝置供電。這里討論的蓄電池為某武器裝備的重要供電裝置，是新型鉛酸蓄電池，屬少維護(hù)型。由于蓄電池在實(shí)際應(yīng)用中作為后備電源使用，是保證不間斷供電的關(guān)鍵設(shè)備，因而蓄電池性能的檢測(cè)也就顯得非常重要。 溫度測(cè)量采用熱電偶傳感器，經(jīng)放大熱電偶信號(hào)，由單片機(jī)8031（L9290425）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其采集放大電路如圖所示： 采用熱電偶為溫度檢測(cè)元件的單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)采樣程序流程如下所示： 溫度檢測(cè)元件和變送器的類型選擇和被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。銅-康銅熱電偶適用于-200℃～350℃的溫度測(cè)量范圍。變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱點(diǎn)偶輸出的電壓變換成0-10mA范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0-10mA電流變換成0-5V范圍內(nèi)的電壓。 8031的接口電路有2732和ADC0809等芯片。2732可以作為8031的外部ROM存儲(chǔ)器，ADC0809為溫度測(cè)量電路的輸入接口。（它的系統(tǒng)原理圖如下） 提高微處理機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)速率的幾個(gè)途徑： （1）選擇高速度的微處理器 （2）選擇合適的輸入輸出方式 （3）采用多微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5　結(jié)束語(yǔ) 基于單片機(jī)的蓄電池溫度檢測(cè)系統(tǒng)廣泛采用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)測(cè)試、微電子和自動(dòng)控制等多項(xiàng)技術(shù)，不僅具有信號(hào)采集方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅提高被測(cè)溫度的技術(shù)指標(biāo)。可對(duì)某武器裝備實(shí)現(xiàn)綜合測(cè)試，符合測(cè)試設(shè)備模塊化、通用化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用和驗(yàn)證，取得了較好的效果，為武器裝備技術(shù)保障提供了一種實(shí)用的方法。