基于MSP430單片機及溫度傳感器的原油含水率測定儀

　　摘要：原油含水率測定儀出現于20世紀90年代末，它是有溫控儀、定時器等開關儀表組成的一種集測量與控制于一體的蒸餾法測定原油含水率的產品，適用于石油、石化等行業中原油含水率的測量。本文出現的儀器采用MSP430單片機，是集溫度控制、時間控制、蒸餾功率控制和制冷循環水控制等功能為一體的自動化、智能化儀器。
　　
　　系統設計方案
　　
　　1、溫度傳感器的選擇
　　
　　一般情況下，在溫度測量中所采用的傳感器有：熱電偶和熱電阻兩大類。本系統需測控3處的溫度，由于熱電偶需溫度補償，而熱電阻不需要，從硬件成本和軟件復雜程度考慮確定采用熱電阻PT100。
　　
　　2、MSP430單片機
　　
　　MSP430系列單片機為低功耗16位的精簡指令構架，在線可編程，將大量的外圍模塊整合到片內：片內DCO振蕩器，看門狗定時器/通用目的定時器，Timer_A3（帶3個捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時器），Timer_B7（帶7個捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時器），I/O端口1、2（每一個有8個I/O端口，均具有中斷功能）、I/O端口3、4、5、6（每一個有8個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顯示驅動芯片
　　
　　本系統需26位數碼管顯示。為減少空間，少用器件，選用4片ICM7218A顯示驅動器。
　　
　　ICM7218A譯碼驅動芯片是8位靜態LED驅動器，內含8×8位靜態RAM，用于存放顯示數據;有較強的位段驅動能力，能直接連接8只0.5英寸數碼管。
　　
　　系統總體組成結構及工作原理
　　
　　如圖1所示，整個系統由單片機主機系統、傳感器信號處理電路、加熱控制電路、冷卻水控制電路、鍵盤、數碼管顯示和電源模塊等組成。P1和P2.0、P2.1口作為系統的鍵盤線3、P4和P2.3～P2.7口作為系統的控制驅動線5和P2.2、P6.0～P6.3口作為系統的顯示驅動線;測量信號通過P6.0～P6.3接至MCU。系統的電源模塊產生+2.5V、+3.6V、+5V和+12V電壓，分別為主機系統和傳感器接口電路提供穩定的工作電壓。　　　　
　　本系統通過溫度傳感器PT100進行冷凝水、蒸餾冷凝器、恒溫稀釋箱內的溫度數據采集，經過放大處理模塊進行高精度的測量。用戶可以通過鍵盤選擇加熱工位和設定冷凝器內汽溫的上限值;設定冷凝水和加熱稀釋箱的溫度值;設定蒸餾時間;設定輸入溫度和電壓的標定值等參數。儀器采用冷凝循環水系統，MPS430單片機通過控制制冷機組來控制循環水的溫度在室溫左右（約25℃）;原油一般在60℃時取樣，MCU通過控制加熱管使加熱稀釋箱的溫度在60℃左右。油樣在加熱蒸餾前溫度不高，為提高化驗效率，蒸餾時先采用大功率加熱，油樣近100℃時切換小功率加熱。加熱蒸餾功率的調整通過控制加熱管供電電壓來實現，系統能顯示加熱管供電電壓;顯示定時時間;顯示循環水溫度的設定值和實際值;顯示蒸餾冷凝器內溫度;顯示加熱稀釋箱內溫度的設定值和實際值。