随着社会的发展，人们环保意识的增强，对建筑材料的要求越来越高，导热系数作为衡量建筑材料保温性能的重要指标一直为人们所重视，因而开发设计出高精度绝热材料导热系数测量仪器十分必要。绝热材料导热系数测量基于一维稳态传热原理，测出试件冷热面的平均温度（tc、th）和稳态加热功率(p),由下式即可计算出导热系数:λ＝pd/a(th-tc),其中d为试件厚度，a为试件对应主加热器部分的横截面积。整个测量系统主要由炉体和温度、功率测控系统两部分组成，炉体按国家标准的要求加工制造，大同小异，而温度、功率测控系统则随着电子技术的发展不断更新。

温度、功率测控系统的特点是要测量和控制多路温度信号，判断到达设定的状态后再进行计算。常见的设计方案是：用热电偶或铂电阻作温度传感器，输出的模拟电信号经过模拟放大和滤波，进入高精度模/数转换器（adc），再经过单片机的判断、计算，控制加热电炉丝的功率，求出稳态导热情况下导热系数、热阻等材料热特性参数值。这种方案较过去的模拟式测量系统已经很先进，但是仍存在精度不够高、可靠性不够好的缺点。笔者新近开发的绝热材料导热系数测定仪采用ti公司新近推出的具有增强型8051内核的低功耗单片机msc1212，其内部集成了8通道高精度24位δ-σ adc和4通道16位dac，在保证测量精度的同时又大大简化了外部电路，可靠性好。

msc1212的内部结构图如图1所示。msc1212工作电压2.7 v～5.25v，微控制器核是经过优化的8051内核，在给定时钟源的情况下，它的执行速度比标准的8051内核快三倍，从而使得器件可以在更低的外部时钟频率下工作，在功耗比标准的8051低的情况下，仍可达到相同的性能。同时，其片内外设十分丰富，包括32位累加器、1个带有fifo的spi串口、2个全双工的uart、32个数字输入输出端、看门狗定时器、低电压检测、片内上电复位、16位pwm、3个定时器/计数器、21个中断源。

msc1212集成了32kb的flash存储器以及1.2kb的sram，其flash编程模式有串行和并行模式两种，在上电复位期间通过ale和psen信号的状态来选择。psen=0，ale=1时是串行编程模式。psen=1，ale=0时为并行编程模式。假如两者都为1，则工作在用户模式。两者都为0是保留模式，没有定义。msc1212是带isp开发功能的单片机系统，与8051的指令集完全兼容，可以用已有的8051开发工具来开发msc1212的软件。主要的开发环境是汇编语言和c语言。

2 msc1212模拟接口介绍

msc1212的内部集成的模拟接口是它优于其他单片机的特征之一，在绝热材料导热系数测定仪中担当了重要角色，有必要先加以详细介绍。

2.1 adc结构介绍

msc1212的adc是δ-σ型，由多路开关（mux）、温度检测器、缓冲器、可编程增益放大器（pga）、调制器、数字滤波器、电压参考组成，有8个通道，10hz数据输出率时有效分辨率可达24位。

一般adc都定义成对的输入端，不可随意改变，而 msc1212的adc输入端可以由用户通过设置admux寄存器来定义，可以把8个通道的任何2个分别作为同相端和反相端，这种软件设置使应用变得十分灵活，某个通道可以在一次测量中用作同相输入端，下一次测量中却用作反相输入端。例如admux=0x01，则定义ain0为同相输入端，ain1为反相输入端。

当admux所有位置1时，将选中温度检测器工作，返回芯片温度值，所以也可以把温度检测器看作adc输入的第9个通道。

缓冲器使能与否通过寄存器adcon0（buf位置1使能）控制，当缓冲器使能时输入阻抗是10gω，输入电压范围变小，电流升高，没有缓冲器时msc1212的输入阻抗是5mω/pga。一般都要使能缓冲器，除非某一模拟输入端电压大于avdd-1.5v。

通过改变寄存器adcon0的低三位，可编程增益放大器（pga）的增益可被设置为1、2、4、8、16、32、64和128。使用pga可以提高adc的有效分辨率。例如，当pga为1且采用5v量程时，adc能分辨到1uv。pga为128且采用40mv量程时，分辨到75nv。通过设置寄存器odac，pga的模拟输入可以通过高达其全量程一半的输入来补偿（即，若输入电压范围是5v，则补偿范围是±2.5v），其中msb是符号位，七个lsb提供补偿的大小。这种补偿并不影响adc的噪声特性和动态范围。

调制器是一个单环2阶δ-σ系统，其模拟信号采样率（fmod）由下式确定：fmod=fosc/(aclk+1)/64，寄存器aclk由用户设置，若晶振频率fosc＝11.0592mhz，aclk=8,则采样率fmod=19200hz。知晓δ-σadc原理的人都知道，这一采样率并不是数字信号输出率，数字信号输出率（fdata）等于模拟信号采样率（fmod）除以抽取因子（decimation），抽取因子由用户在寄存器adcon2和adcon3中定义，adcon2为低8位，adcon3