0 引言

真空热试验是航天器在发射前必须通过的一项非常重要的地面试验。在航天器真空热试验过程中，需要测量的重要参数是试验设备和航天器上有关部位的温度[1]。

传统的航天器真空热试验温度测量系统，一般选用热电偶温度测量系统，穿舱热电偶线缆数量太多，可能在一定程度上改变航天器内部温度原本分布的情况[2]；其次，热电偶是一种模拟式温度传感器，由于连接测量点和信号处理单元间的热偶电缆比较长，传输路径所经环境的温度梯度和噪声对高准确度的测量将产生不利影响。而且热电偶线较细、较长，在试验准备过程中容易被折断或绝缘皮破损，导致测点出现断路和绝缘性能不好，并且热电偶测温系统还存在测量线缆数量多、粘贴及焊接工序复杂、不能重复使用等缺点。

语文课程标准指出：“写作教学应贴近学生生活实际，让学生易于动笔，乐于表达，应引导学生关注现实，热爱生活，表达真情实感。”写作应当是一件快乐的事，但学生每每提及写作课便怨声连连，害怕动笔，不知从何处着手。每每写到“学雷锋”，就是帮助老人过马路，在公交车上主动让座，等等。引发这些现象的背后的原因，着实发人深省。

针对真空热试验中热电偶测量系统在航天器以及地面工装测温的局限，通过基于单总线数字测量方法和技术的研究，研制一套数字温度测量系统。将数字测温传感器技术应用于航天器以及地面工装的温度测量中，测量线路布置简单(从真空容器内到真空容器外只需使用3根测量导线)，并且测温传感器可重复使用，解决真空热试验时热电偶传感器一次性利用造成浪费以及在试验准备工作中粘贴、焊接热电偶繁杂等问题，同时也增加真空热试验温度测量手段的多样性。

1 系统总体设计

1.1 总体架构

系统的总体硬件连接如图1所示，主要由以下部分组成：数字温度传感器DS18B20、分支器、采集设备、交换机、服务器以及监控计算机。

  

图1 系统的硬件连接示意图

将建筑垃圾粉碎后得到的再生细骨料，可作为原材料制作再生砂浆，这是解决“垃圾围城”困境的主要措施之一。目前大规模采用的填埋法，不仅占用了大量土地，对当地的生态环境也造成了破坏，这与可持续发展理念相悖。将建筑垃圾进行资源化循环利用，化害为利、变废为宝，是解决生态资源枯竭和垃圾围城困局的必由之路。

1.2 软硬件组成

采集设备是该系统的核心部分，其主要功能是控制温度传感器采集温度、存储并显示温度数据以及通过TCP/IP协议与监视计算机进行通信。其主要由EMB3680嵌入式工控板、C8051F020 单片机以及它们的外围电路组成，结构框图如图2所示。

  

图2 采集设备结构框图

本系统的软件设计是基于XPE(Windows XP Embedded)平台，利用Visual Basic语言进行开发的。Windows XP Embedded是一种嵌入式操作系统，可以以组件化的形式提供Windows操作系统的功能。Windows XP Embedded是基于Win32编程模型，可以采用Visual Studio等常见的工具开发所需的应用程序，这样嵌入式操作系统与桌面应用程序可无缝集成，有利于缩短研发时间。

上位机软件是运行在嵌入式工控板上的测温系统管理软件，由它负责对所有测温点进行监测和管理，主要包括以下几个方面内容：

1)数据采集：与单片机以及监视计算机进行通信，实现温度数据的采集。

2)数据显示：将所有测温点的温度值显示在面板上。

3)数据存储：将实时温度数据保存在本地及服务器上文本文件，以便监视程序读取。

4)曲线显示：允许用户对实测数据、历史数据以曲线方式进行查看。

5)参数设置：允许用户对系统的测量周期、文件保存路径等参数进行设置。

采集设备接收由数字温度传感器DS18B20传送过来的数字信号，并将其转换为温度数据。所有温度传感器都通过分支器挂接在单总线上，这样减少了测量引线数量。PC机对整个测温过程进行监视管理，包括系统参数设置、巡回检测各测温点温度并实时显示温度信息以及对超过上下限的温度报警等。

6)传感器设置： 可以读取温度传感器的地址并对其进行编号。

1）增加课堂上信息量的输入。可以根据四、六级考试的需要，在每节课安排5分钟左右与主题相关的英文视频，让学生欣赏，营造轻松愉快的学习环境，然后让学生抓住关键词或短语，并用简单的语言概括其主要内容。

  

图3 测温管理软件功能层次结构图

2 系统硬件设计

在本系统中采用Silicon Labs 公司生产的C8051F020单片机作为系统的控制管理器。C8051F020是一款高集成度的单芯片片上系统(SOC)的混合信号芯片，具有100个引脚封装。本系统采用了C8051F020单片机作为控制管理器主要是基于其以下特点：

2.1 嵌入式工控板

本系统软件主界面如图8所示，分别由测量界面、探头设置及使用说明3个模块组成。其中测量界面模块的主要功能有：1)对已启用的温度传感器进行采样；2)显示所有测点的温度值；3)保存历史温度数据。点击“测量界面”，软件界面切换至如图9所示，此时只启用前7路温度传感器。该界面显示50个测量点的温度值，如果某一测量点未启用，则显示“空缺”。当点击测量界面上某一测点的温度值文本框，将显示该测点温度变化的历史曲线。

2.2 采集设备

采集仪器以EMB3680嵌入式工控板和C8051F020 单片机为核心，实现温度数据的采集、存储以及采集仪器与计算机进行通信等功能，并采用液晶显示和触摸屏完成人机交互界面。

1)具有JTAG接口，易于烧录和修改。通过对JTAG接口实现对Flash、熔丝位和锁定位的编程，可以很容易的进行程序的烧录和修改。

令Brms1,…,Brmsn表示传感节点接收的n个磁通密度信号样本,假设它们是独立同分布均值为(方差为(2的高斯变量。定义如下似然函数

2)上电复位以及可编程的掉电检测。片内具有经过标定的RC振荡器；可以通过软件进行选择的时钟频率。

3)丰富的I/O口：具有8个8位的I/O口线。I/O口数量越多，可以挂接温度传感器的单总线数量越多，提高了真空热试验时温度测量的效率。

4)具有可编程的串行口USART：可以很方便的通过RS232或RS485与上位机进行通信。

这6个方面的内容可以分为3个功能模块，分别是数据采集处理模块、数据管理模块以及参数设置模块。数字温度测量系统的管理软件的功能层次结构如图3所示。

由于C8051F020具有丰富的片上资源，内部带有64K字节的Flash ROM数据存储器，因此温度数字测量系统的电路设计不用外接数据存储器。同时C8051F020内部具有通用同步和异步串行接收器和转发器(USART)，可以很方便的利用上位机的串口与其通信，也十分适合用于RS485总线通信。

选择C8051F020单片机为控制管理器的另一个原因是它还具有JTAG接口，可以方便地在程序中设置断点，进行软件在线调试。在软硬件调试初期，可以节省大量的人力、物力和财力，大大缩短了开发周期。

(2)在具体的课堂活动的开展过程中，老师要注意集体性辅导与个性化指导相结合，利用微课程积极倡导个性化学习，不浪费时间对个别问题进行解答，而是根据集中的普遍的问题进行解答，从而提高学习的效率和自主性.学生可以根据自己的学习情况在课堂时间结束后积极向老师寻求帮助，自己主动学习，老师只是起着辅助的角色，不做主要的讲解者，学生要自己去积极探索、去深化学习.

在本文所述数字温度测量系统中使用系C8051F020单片机的UART0串行通信接口，对应引脚为P0.0和P0.1，通过RS232通信方式与EMB3680嵌入式工控板进行通信[3]；温度传感器单总线对应引脚为P1.4； JTGA编程芯片与C8051F020的对应引脚相连；采用24 MHZ晶振为系统提供了时钟电路，并在电路中加入了去耦电容以提高电路的稳定性。MCU电路图如图4所示。

  

图4 MCU应用电路

2.3 温度采集模块

DS18B20输入和输出都是数字信号且与TTL电平兼容，因此可以与单片机接口直接进行连接。本系统采用的温度采集模块如图5所示。图中，单片机的PA0口连接单总线，单总线上可以挂接多个DS18B20，在单总线上采用一只4.7 kΩ的上拉电阻，使得单总线在空闲时都处于高电平状态。为了给DS18B20提供足够的工作电流，系统采用外部供电方式。该电路图中只画出了一路测温通道，在实际应用中，可根据航天器上有关部位温度测量点的分布情况来决定测量通道的数量，数据总线可从单片机的各I/O口引出，构成星型网状的测温系统。

本系统的温度采集模块由温度传感器DS18B20组成，DS18B20有3个引脚，其中两根是电源线VDD和接地线GND，另外一根用作总线DQ。其具有两种封装形式：3脚TO-92封装和8脚SOIC封装。由于TO-92封装形式的DS18B20体积更小，所以本系统采用TO-92封装形式的温度传感器。

  

图5 温度采集模块电路图

2.4 液晶显示和触摸屏模块

数字温度测量系统的人际交互界面主要由LCD(液态晶体显示)以及触摸屏完成。本文选用的LCD控制器是日本SEIKO EPSON公司生产的SED1335系列芯片。SED1335系列芯片的指令功能以及与CPU接口较为简单并且便于控制，其驱动能力可达640×256点阵。液晶显示电路如图6所示。

触摸屏控制芯片选用的是ADS7843，该芯片主要包括两项功能：第一，是完成电路中电压的切换；第二，是对接触点处的电压值进行采集。ADS7843具有12位A/D转换并且其模拟开关的导通电阻值较低，非常容易实现电路中电压的切换，并且能进行快速模数转换。ADS7843的供电电压较低，为2.7 V ～5 V，在实际应用中也很容易实现。

  

图6 液晶显示电路

3 采集及上位软件

3.1 采集软件设计

采集软件的主要功能是实现单片机与温度传感器之间的通信。采集软件采用模块化的方法进行编写，主要由主程序、温度采集指令接收及发送子程序、串口通信子程序等组成。开始温度采集时，单片机首先通过单总线向DS18B20发出复位信号，DS18B20接收到复位信号后向单片机返回复位成功信号；接着单片机向DS18B20发送启动温度转换命令，并延时800 ms，等待DS18B20温度转化完成；最后单片机向DS18B20发送读取寄存器数据指令，完成整个温度数据采集过程。

在此需要值得注意的是，每个DS18B20的ROM中都具有唯一的64位序列号，采集软件通过匹配与64位序列号相同的DS18B20，匹配成功后，读取该传感器的温度。接着匹配下一个DS18B20，直到所有传感器的温度都读取完成。在温度采集开始之前，应先读出ROM中数字温度传感器DS18B20的64位序列号。每一个DS18B20的64位序列号都是不同的，如果在该温度测量系统中使用的 DS18B20数量大于或等于2时，那么在温度采集之前需要编写一个读取DS18B20中64位序列号的软件，并将该序列号作为在测温系统中的唯一编号。需要注意的是，在读取DS18B20的64位序列号时，总线上一次只能接一只DS18B20。这项工作可以在真空热试验之前完成。

从目前来看，我国许多高中英文老师自身的专业知识相对比较匮乏，慕课的出现能够有效地弥补不足，作为英语教师职业培训的关键方法以及策略，大部分的慕课课程主要是国际上比较优秀的老师所录制的，各种顶级大学的优秀老师在课程教学课件的过程之中以录制课程的形式来实现国际优秀教育资源的合理配置和共享。另外慕课之中还有不同形式的考核手段以及检测方式，以此来对教师的培训效果进行进一步的分析，这种策略以及模式不仅能够更好的节约教师个人的时间，还能够保证教师迅速进入英语教学阶段之中，实现知识的传播以及高效共享。

在软件编写过程中，若程序运行不正常，则可以利用虚拟示波器观察DS18B20工作时的时序，通过对时序的分析对程序进行修改。示波器显示的时序图如图7所示。DS18B20的数据读写包括读“0”、读“1”、写“0”、写“1”4种类型，图6中写时序是向DS18B20写入“11001100”(从低位写入)，读时序是从DS18B20读出“11011100”(从低位读出)。

我在回答有关教养问题的提问时，经常提到“让孩子有路可走”。许多妈妈向我表示：她们理解并接受这个亲子教育的“双赢策略”理念，但是在实行的时候，就发现问题不简单。妈妈们在摸不到门径时就问我：“究竟路在何方？”

  

图7 DS18B20时序图

3.2 软件主界面

系统采用EMB3680嵌入式工控板，其装有XPE嵌入式操作系统，可以作为温度数据采集的服务器，远程PC机可以通过TCP/IP协议对其实现访问以及数据共享的功能。采用7寸触摸液晶显示器可以对其进行操作，实现人机交互功能。嵌入式工控板与单片机之间采用RS232接口。

长期暴露于低水平VOCs的健康效应研究得很少，而且从所有不同来源排放的累积效应甚至不太清楚。VOCs的健康效应一般分为急性和慢性两种，取决于剂量和暴露水平。急性影响包括眼睛和呼吸道的刺激;一般头痛、头晕、缺乏协调、恶心、视觉障碍，以及过敏反应，如哮喘和鼻炎。

  

图8 测试软件主界面

  

图9 测量界面显示图

4 系统测试与分析

4.1 比对测试方法

为了验证该系统测量温度的准确性以及线性度指标，对数字温度测量系统进行了测试。测试在北京卫星环境工程研究所的KM6F空间环境模拟器中进行，选用的试件为一个直径为100 mm，高100 mm的铜圆柱体，在圆柱体的中间开了一个直径为40 mm，高40 mm的孔。该试件的热惯性比较大，内腔可以形成温度比较均匀的温度场，在内腔内放置1只铂电阻和2只DS18B20温度传感器后灌入真空导热硅脂，可以认为在温度传感器处的温度是一致。

当热沉通液氮后，试件从常温环境下开始降温；到达一定温度后，热沉停止通液氮，试件从低温回到常温。

高职计算机网络技术专业与本科计算机网络专业不同。高职教育注重学生动手能力和技术应用能力，需要与产业实现无缝衔接，从而才能培养市场需要的技术技能型人才。

4.2 误差分析

由于试验的数据量很大，本文选取了其中部分温度数据进行分析，选取从常温开始至-40 ℃温度段的试验数据，各温度传感器所测得的温度及误差如表1所示。

 

表1 温度数据及误差

  

Pt100/(℃)1号DS18B20/(℃)误差1/(℃)2号DS18B20/(℃)误差2/(℃)-2037-200630307-201250245-10572-10250322-101880384-0281002810125040610104103750271103630259213722156301912175037840534407502164087503416138161563018261750369812128150288815880376

注：绝对误差(简称误差)=测量值-真值

在本测试系统中，铂电阻已经过精确标定，其测量误差小于±0.1 ℃，所以将铂电阻测温系统所测得的温度值视为真值，DS18B20所测得的温度值为测量值。其中误差1为同一时刻1号DS18B20温度与PT100温度的差值，误差2为同一时刻2号DS18B20温度与PT100温度的差值。从表1中可以看出，数字温度测量系统与铂电阻测温系统的差值在0.5 ℃以内。误差1和误差2都为正值，这是由于数字温度传感器DS18B20的热惯性比PT100的热惯性大所造成。

4.3 线性度分析

DS18B20的测量范围为-55 ℃～+125 ℃，一般规定[7]，正常测量值在满量程的50%～70%。为了保证DS18B20的测量准确度，取其在-10 ℃～+80 ℃范围内的温度数据，发现校准曲线和拟合曲线的最大偏差出现在-10 ℃～0 ℃温度区间内，如图10所示。

（1）财务方面：技术创新资金投入量实际值通过年末对企业实际运营情况扎账得出，得分=（实际值/目标值）×权重；技术创新增加的利润额实际值通过年末对因科技创新战略实施所产生的收益汇总得出，得分=（实际值/目标值）×权重；技术创新增加的营业收入实际值通过年末对因科技创新战略实施所产生的营业收入扎账得出，得分=（实际值/目标值）×权重。

  

图10 数字温度测量系统的线性度曲线

由线性度计算公式[8]可得：

 

%

从计算结果可以看出，数字温度测量系统具有非常好的线性度。

5 结束语

本文介绍了一种可用于真空热试验的数字温度测量系统，该测量系统的温度传感器引线较粗，不易被损坏、折断，温度传感器可以重复使用，并且该系统具有结构简单，操作方便以及便于携带的特点。并且该系统采用的传感器为单总线数字温度传感器，所有温度传感器只需挂接在一条测量电缆上即可，而且数字信号的抗干扰能力强，比较适合于对测量电缆数量有限制以及测试环境比较恶劣的场合。通过符系统的测试及分析表明，该系统在真空热环境条件下测量误差优于±0.5 ℃，线性度大约为±0.1%。该数字温度测量系统不仅适合用于航天器地面工装设备的测温，还适用于真空热试验部组件测温以及室外航天器包装箱等设备测温，具有较广的应用前景。

目前检测食品中真菌毒素的方法有很多，主要包括薄层色谱法（TLC）、高效液相色谱法（HPLC）、酶联免疫吸附法（ELISA） 等[3-4]。但是，这些方法存在着一定缺陷。如薄层色谱法、酶联免疫法只是半定量方法，液相色谱法定量较为准确，但其选择性较差、定性能力不足、灵敏度较低，而且这些方法都只能检测某一种或者某一类最多4种真菌毒素，涉及多成分同时检测的方法甚少。随着HPLC-MS/MS仪器的成功应用，利用其专属性强、选择性好、灵敏度高、操作简单省时等优势，可弥补前述方法的不足，对多组分同时进行定性和定量分析，使该技术在分析检验中得到广泛应用[5-6]。

参考文献:

[1] 郭 赣. 真空热试验的温度测量系统[J]. 航天器环境工程,2009,26(1):33～36.

[2] 闫 格，杨建斌，刘 强，等. 热真空环模试验中温度参数的探讨[J].真空与低温,2011,17(1): 32-36.

[3] 唐 琳,方 方,罗正华. 基于ARM+交换芯片的协议转换器的设计[J].计算机测量与控制,2016.24(2):195-201

[4] 刘 彬. 基于单总线数字温度传感器的单总线多点测温技术[J].化工自动化及仪表,2015,42(12):1308-1310

[5] 汤锴杰,粟 灿,王 迪,等.基于DS18B20的数字式温度采集报警系统设计[J].传感器与微系统,2014,33(3):99-102.

[6] 余 瑾,姚 燕.基于DS18B20测温的单片机温度控制系统[J].微计算机信息,2009,25(8): 105-106.

[7] 郭剑花.过程测量及仪表[M]. 北京:化学工业出版社,2010.

[8] 单成祥. 传感器的理论与设计基础及其应用[M]. 北京:国防工业出版社, 1999.