摘要：為了實(shí)現對自由活塞斯特林制冷機相關(guān)參數的測控，開(kāi)發(fā)了一套基于ＨＣＳ１２單片機的測控系統，該測控系統采用ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機，選取了合適的傳感器測量壓力、溫度、電壓和電流等參數；采用ＰＣ機作為上位機，使用組態(tài)王軟件設計了人機對話(huà)窗口；為了保證制冷機安全可靠運行，采用反電動(dòng)勢控制策略實(shí)現制冷機直線(xiàn)電機行程控制，采用快速制冷與溫度ＰＩＤ控制相結合的控制策略實(shí)現制冷機冷端溫度的控制；其經(jīng)驗可以用于其它類(lèi)似的測控系統的研制工作。

０引言

自由活塞斯特林制冷機采用直線(xiàn)電機、純氣動(dòng)膨脹等先金技術(shù)，具有結構緊湊、低振動(dòng)噪音、壽命長(cháng)、制冷量方便可調等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，傳統制冷系統由于臭氧層破壞、溫室效應等原因而受到越來(lái)越嚴格的限制，這為自由活塞斯特林制冷機的發(fā)展提供了難得的歷史機遇。與傳統的蒸汽壓縮節流制冷有極大不同，自由活塞斯特林制冷機采用氦氣膨脹制冷，無(wú)節流系統和蒸發(fā)器，具有高效率、“綠色”制冷劑、制冷溫區廣等特點(diǎn)，在環(huán)保和節能方面具有重要優(yōu)勢［１］。

由于自由活塞斯特林與直線(xiàn)電機緊密融合為一體，因此自由活塞式斯特林制冷機性能調節與控制技術(shù)是制冷機穩定運行的關(guān)鍵技術(shù)之一，測控系統擔負著(zhù)制冷機運行狀態(tài)監測和對其進(jìn)行控制保護的重要任務(wù)。測控系統性能的優(yōu)劣對制冷功能任務(wù)的完成與否以及設備運行性能表現影響很大，因此，測控系統的研制開(kāi)發(fā)工作在制冷機項目研制過(guò)程中顯得尤為重要。為了實(shí)現對自由活塞斯特林制冷機相關(guān)參數的測量與控制，設計了一套基于單片機的測控系統，采用ＨＣＳ１２單片機作為核心微處理器，以完成制冷機狀態(tài)檢測和控制任務(wù)，測量相關(guān)數據以研究自由活塞斯特林制冷機的特性。

１測控系統設計及硬件組成

根據自由活塞斯特林制冷機要求，測控系統總體設計如圖１所示。本測控系統基于ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６［２］單片機，屬于ＨＣＳ１２系列。大多數單片機均采用ＪＴＡＧ仿真調試方式，ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機采用ＢＤＭ單線(xiàn)背景調試模式為開(kāi)發(fā)者提供了便利，其能在單片機運行時(shí)對單片機進(jìn)行動(dòng)態(tài)調試，該單片機一大特色就是單線(xiàn)背景調試模式和時(shí)鐘監視部分用于開(kāi)發(fā)支持和運行安全。大多數引腳具有復用功能，即通用Ｉ／Ｏ功能和特殊接口功能，這些具有復用功能的端口和控制邏輯全部集成在單片機的內部，因此具有體積小、功耗低、可靠性高和應用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。該單片機內部程序存儲器Ｆｌａｓｈ可以用作保存軟件代碼和測控原始數據其容量達２５６ＫＢ；１２ＫＢ的ＲＡＭ存儲器可以用于堆棧設置、保存中間零時(shí)變量以及動(dòng)態(tài)運行數據信息，甚至在軟件調試時(shí)存放程序；ＥＥＰＲＯＭ存儲器容量為４ＫＢ，可以用于設置運行參數、保存組態(tài)等需要長(cháng)期保存信息數據；特有的ＢＤＭ調試方式在沒(méi)有仿真器條件下就可以實(shí)現硬件斷點(diǎn)、條件斷點(diǎn)和在線(xiàn)調試等全部功能；內置的看門(mén)狗可以保證軟件跑飛后快速恢復，當系統的始終運行異常時(shí)，可以用過(guò)時(shí)鐘監視系統功能進(jìn)行查看。此外，該單片機內部集成了Ａ／Ｄ、ＰＷＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＡＮ、Ｗａｔｃｈ－ｄｏｇ等，大幅度簡(jiǎn)化外圍電路，支持在線(xiàn)仿真、調試和編程，內部總線(xiàn)速率高達２５ＭＨｚ，有工業(yè)控制專(zhuān)用的通信模塊，用作數據運算處理和通信可以取得較好的效果。

測控系統硬件組成有：以ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機為核心的控制器、壓力測量變送器、溫度測量傳感器Ｐｔ１００、角度測量變送器、直線(xiàn)電機電壓電流測量變送器、散熱風(fēng)扇、聲光報警和上位機ＰＣ等。

測控系統工作原理：圖１中上位機ＰＣ主要用于顯示自由活塞斯特林制冷機的參數數據狀態(tài)，是人機對話(huà)窗口，通過(guò)點(diǎn)擊上位機ＰＣ的操作按鈕，向單片機控制器下發(fā)例如“開(kāi)機”、“停機”和“復位”等控制操作，在上位機ＰＣ也可設置制冷機的運行參數。單片機控制器用作下位機，主要用于采集和處理各個(gè)傳感器信號，當傳感器信號出現異常之時(shí)能夠提供報警信息；為了保證制冷機安全可靠運行，采用反電動(dòng)勢控制策略實(shí)現制冷機直線(xiàn)電機行程控制，采用快速制冷與溫度ＰＩＤ控制相結合的控制策略實(shí)現制冷機冷端溫度的控制；調節和控制直線(xiàn)電機的正常運轉，當直線(xiàn)電機出現異常時(shí)能夠提供報警信息或者直接發(fā)送停機指令；控制風(fēng)扇進(jìn)行散熱或驅動(dòng)報警器進(jìn)行聲光報警；單片機控制器將制冷機的各個(gè)傳感器數據信息或報警信息通過(guò)串口通訊傳送給上位機ＰＣ，并根據上位機ＰＣ的控制指令執行相應的控制指令。

１．１壓力測量

壓力測量用于測量自由活塞斯特林內部的工質(zhì)壓力，采用工業(yè)控制上常用的電流型兩線(xiàn)制壓力變送器，型號為：ＣＳ２０ＦＵＦ－５ＭＰａ，該傳感器工作電壓為２４ＶＤＣ，測量精度為全量程±０．２％，輸出信號為４～２０ｍＡ。該電流信號通過(guò)２４９歐姆精密電阻對地產(chǎn)生#高４．９８Ｖ的電壓信號，再經(jīng)過(guò)信號調理后進(jìn)入ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機的內部ＡＤ模塊進(jìn)行模數轉換。

１．２溫度測量

需要對制冷機的冷端、熱端溫度以及直線(xiàn)電機溫度的實(shí)時(shí)采集，這里采用熱電阻Ｐｔ１００完成。為了保證測量精度，Ｐｔ１００測溫使用三線(xiàn)制接法，如圖２所示，Ｐｔ１００信號采集采用電橋測量方式完成，Ｐｔ１００和精密電阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ組成測量電橋電路，其中Ｒ１＝Ｒ２且Ｒ３為可調電阻，連接Ｐｔ１００的三根導線(xiàn)ａ、ｂ和ｃ等長(cháng)，則其導線(xiàn)電阻也基本一致，可以互為抵消導線(xiàn)電阻引起的測量誤差，進(jìn)而提高了Ｐｔ１００信號測量準確度。Ｐｔ１００在溫度變化時(shí)其電阻值變化是線(xiàn)性的，因此圖２所示的測量電路的輸出Ｖ＝Ｖ＋－Ｖ－也是線(xiàn)性的，ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機的內部ＡＤ采集這個(gè)電壓就能獲得當前制冷機相關(guān)測點(diǎn)的溫度。

１．３傾角測量

自由活塞斯特林制冷機整體結構較為精密，運行中如果發(fā)生移位而形成一定傾角則可能給制冷機帶來(lái)?yè)p壞，因此設置了傾角傳感器，當制冷機達到一定的傾角數值，則報警并停止運行。傾角傳感器型號為：ＨＣＡ５２６Ｔ，信號輸出為４～２０ｍＡ，同樣采用２４９歐姆精密電阻對地產(chǎn)生#高４．９８Ｖ的電壓信號后再經(jīng)過(guò)調理后送給ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機處理。

１．４直線(xiàn)電機電壓電流測量

直線(xiàn)電機驅動(dòng)斯特林活塞工作，形成穩定的工作循環(huán)，達到制冷目的。為了控制斯特林活塞的行程和計算系統的效率需要測量直線(xiàn)電機的電壓和電流，使用的變送器型號分別為ＣＨＺ－５０ＶＴ／Ａ１和ＣＨＺ－５０Ｇ／Ａ１，為了提高系統的抗干擾性能，其信號輸出均采用４～２０ｍＡ。

１．５執行器控制

自由活塞斯特林制冷機工作過(guò)程中，需要用散熱風(fēng)扇及時(shí)把熱端產(chǎn)生的熱量帶走；當有異常產(chǎn)生時(shí)需要進(jìn)行聲光報警，在本系統中，散熱風(fēng)扇和報警器屬于執行器，其控制相對簡(jiǎn)單，結合散熱風(fēng)扇和報警器的自身特性和成本考慮，ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機輸出指令經(jīng)過(guò)三極管放大后對二者進(jìn)行驅動(dòng)控制，可靠性較高且降低了系統成本。

１．６直線(xiàn)電機控制

自由活塞斯特林制冷機依靠直線(xiàn)電機的周期性往復運動(dòng)驅動(dòng)斯特林機的自由活塞壓縮工質(zhì)，從而實(shí)現熱量從冷端向熱端的傳輸，達到制冷的目的。因直線(xiàn)電機的周期性往復運動(dòng)則驅動(dòng)電源必須以周期性方波形式。本系統采用基于ＩＲ２１８１Ｓ的ＭＯＳＦＥＴ全橋結構［３］，ＩＲ２１８１Ｓ芯片電路內部集成了ＣＭＯＳ控制電路和由ＭＯＳ管組成的驅動(dòng)橋，它能為負載提供２．３Ａ的連續電流。該電路能在６００Ｖ的供電電源范圍內安全工作，用戶(hù)只需提供與ＴＴＬ電平兼容的ＰＷＭ信號就可進(jìn)行４象限模式的幅值和方向同時(shí)控制，而且與數字控制器的接口非常簡(jiǎn)單。直線(xiàn)電機往復運動(dòng)控制原理如圖３所示，４個(gè)ＭＯＳ管（Ｍ１～Ｍ４）和一個(gè)直線(xiàn)電機（Ｍ）組成的Ｈ全橋。在圖３（ａ）中，當Ｍ１和Ｍ４導通時(shí)，電流從電源正極經(jīng)Ｍ１從左至右穿過(guò)直線(xiàn)電機，然后再經(jīng)Ｍ４回到電源負極，電機沿順時(shí)針轉動(dòng)。在圖３（ｂ）中，當Ｍ３和Ｍ２導通時(shí)，電流從右至左流過(guò)直線(xiàn)電機，直線(xiàn)電機沿逆時(shí)針轉動(dòng)。因此，通過(guò)調整ＭＯＳ管的導通與截止時(shí)序可以控制直線(xiàn)電機的轉向，通過(guò)調整流經(jīng)電機電流的大小可以控制直線(xiàn)電機的轉速。本測控系統通過(guò)ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機的ＰＷＭ通道輸出方波激勵，驅動(dòng)ＩＲ２１８１Ｓ工作，周期性地開(kāi)啟與關(guān)閉Ｍ１－Ｍ４、Ｍ２－Ｍ４可以達到直線(xiàn)發(fā)電機驅動(dòng)功率可控且可靠的要求。

１．７上位機ＰＣ

上位機ＰＣ是人機對話(huà)的窗口，采用國產(chǎn)組態(tài)王軟件設計完成。由參數數據、控制操作、歷史曲線(xiàn)和報警信息等４個(gè)部分組成，如在參數數據窗口顯示制冷機的溫度、功率，電流和壓力；報警信息記錄主要記錄制冷機警報類(lèi)型，方便分析故障；歷史曲線(xiàn)趨勢可以查看制冷機各個(gè)參數的運行趨勢，也可用作壽命統計分析。

２測控策略

自由活塞斯特林制冷機測控策略核心之一是直線(xiàn)電機的行程控制，要保證行程#大化而避免撞缸并使斯特林機達到#佳效率；另一個(gè)核心策略是溫度控制，是自由活塞斯特林制冷機的核心需求，其控制精度直接體現制冷機的質(zhì)量。

２．１直線(xiàn)電機行程控制策略

自由活塞斯特林制冷機結構非常緊湊，導致無(wú)法直接測量直線(xiàn)電機的行程，根據有關(guān)資料［４－５］，直線(xiàn)電機的反電動(dòng)勢（ＢＥＭＦ）與直線(xiàn)電機的有效行程存在確定的近似線(xiàn)性關(guān)系。反電動(dòng)勢的本質(zhì)是通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中的運動(dòng)，即：

其中：Ｉ為線(xiàn)圈中的電流，Ｒ為直線(xiàn)電機線(xiàn)圈的有效電阻。

由式（１）、（２）分析可知，通過(guò)實(shí)時(shí)測量直線(xiàn)電機輸入端電流和電壓，則可以推導出在給定負載條件下的反電動(dòng)勢，進(jìn)而得到直線(xiàn)電機的#大行程。直線(xiàn)電機驅動(dòng)電壓決定了制冷機的效率同時(shí)也決定了制冷機的安全，增加直線(xiàn)電機驅動(dòng)電壓以使電機驅動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機活塞盡可能地壓縮工謘hou齬�，但蕵岧大的驱动悼妷蜥蕢蜥擕兄C坦�大而发生撞纲Y鹿�，因此，需要避免撞纲Y鹿什⑹顧固亓只�达�?佳效率。本系統采用基于直線(xiàn)電機#大行程的閉環(huán)反饋式驅動(dòng)電壓調節方法：實(shí)時(shí)檢測直線(xiàn)電機的#大行程，對比希望達到的#大行程Ｓｍａｘ，確定ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機ＰＷＭ波的占空比。

２．２溫度控制策略

溫度控制是自由活塞斯特林制冷機的關(guān)鍵控制邏輯，其溫度控制原理如圖５所示�？傮w上來(lái)說(shuō)，溫度控制需要實(shí)現兩大基本功能：

１）快速制冷。即制冷機冷端溫度以#快速度達到用戶(hù)設定的需求溫度（Ｔ＿ｄ）。該過(guò)程一般體現在啟動(dòng)階段。在該階段，需求溫度（Ｔ＿ｄ）與實(shí)際溫度（Ｔ＿ｃ）偏差較大，當以直線(xiàn)電機的額定#大功率運行，直至ａｂｓ（Ｔ＿ｄ－Ｔ＿ｃ）＜Ｔ＿０；

２）溫度保持階段。該階段要求冷端溫度（Ｔ＿ｃ）在Ｔ＿ｄ小范圍內波動(dòng)（＜０．５℃）。在本系統中采用ＰＩＤ控溫法。以Ｔ＿ｄ與Ｔ＿ｃ之間的偏差＆Ｔ及其變化趨勢來(lái)調節ＰＷＭ波的占空比（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅ），從而控制直線(xiàn)電機的輸出功率，進(jìn)而控制系統的制冷量。

３軟件設計

自由活塞斯特林制冷機測控系統需要處理的任務(wù)較多，要求實(shí)時(shí)響應的速度較快，因此，傳統的前后臺處理方式不能滿(mǎn)足測控系統的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。所以本測控系統引入了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統。μＣＯＳ－ＩＩ是專(zhuān)門(mén)為嵌入式應用設計的且內核源代碼公開(kāi)的多任務(wù)嵌入式操作系統，具有占用存儲空間小、代碼執行效率高、可移植性好、可擴展性強和優(yōu)良的實(shí)時(shí)性能等特點(diǎn)。所以本系統選擇ｕＣ／ＯＳ－Ⅱ作為系統任務(wù)調度內核［５］。因此，軟件設計主要包括嵌入式操作系統軟件設計、基于ｕＣ／ＯＳ－Ⅱ的ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機應用軟件設計以及上位機ＰＣ軟件設計。

３．１嵌入式操作系統軟件設計

在特定ＭＣＵ上使用μＣ／ＯＳ－Ⅱ進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)前，需要進(jìn)行操作系統移植，使他能在該ＭＣＵ上遠行。所以shou先必須進(jìn)行μＣ／ＯＳ－Ⅱ在ＭＣＵ上的移植。ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６的軟件開(kāi)發(fā)基于ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ４．７集成Ｃ編譯平臺，該編譯器支持匯編語(yǔ)言程序，允許用戶(hù)在Ｃ源代碼中嵌入匯編語(yǔ)言。

將μＣＯＳ－ＩＩ嵌入式操作系統移植到ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５單片機上就是使μＣ／ＯＳ－Ⅱ實(shí)時(shí)內核能在ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ４．７集成Ｃ編譯平臺上運行。移植工作主要主要分為三大步驟：μＣ／ＯＳ－Ⅱ中與文處理器相關(guān)代碼的修改、與編譯器相關(guān)代碼的修改和應用軟件的添加［６］；移植工作主要包括以下５個(gè)方面內容：

１）用Ｔｙｐｅｄｅｆ聲明與編譯器相關(guān)的數據類(lèi)型（在ＯＳ－ＣＰＵ．Ｈ文件中），由于不同的微處理器有不同的字長(cháng)，在μＣ／ＯＳ－Ⅱ代碼中不能使用ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ４．７集成Ｃ編譯平臺Ｃ語(yǔ)言的ｓｈｏｒｔ、ｉｎｔ、ｌｏｎｇ等數據類(lèi)型，而采用ＩＮＴ８Ｕ、ＩＮＴ１６Ｕ、ＩＮＴ３２Ｕ等直觀(guān)又可移植的數據類(lèi)型來(lái)代換相應數據類(lèi)型。

２）采用＃ｄｅｆｉｎｅ定義一個(gè)常量ＯＳ－ＳＴＫ－ＧＲＯＷＴＨ的值（ＯＳ－ＣＰＵ．Ｈ），決定堆棧的填充排列方向，如果是１位則表示堆棧由上向下填充；如果是０位則表示堆棧由下向上填充；

３）采用＃ｄｅｆｉｎｅ定義說(shuō)明３個(gè)宏函數（ＯＳ－ＣＰＵ．Ｈ）。

４）用Ｃ語(yǔ)言編寫(xiě)１０個(gè)與ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５單片機相關(guān)的函數（ＯＳ－ＣＰＵ－Ｃ．Ｃ）。

５）定義說(shuō)明４個(gè)ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ４．７集成Ｃ編譯平臺匯編語(yǔ)言函數（ＯＳ－ＣＰＵ－Ａ．Ｓ）。

３．２單片機應用軟件設計

自由活塞制冷機的主要任務(wù)是根據設置的冷端溫度，ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機輸出一定的ＰＷＭ信號，驅動(dòng)直線(xiàn)電機周期運動(dòng)，帶動(dòng)斯特林活塞運動(dòng)，使冷端溫度快速達到設定值。本測控系統采用的控制流程見(jiàn)圖６，系統上電后，立即檢測系統的各個(gè)狀態(tài)參數，ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機讀入設定的運行參數，依據這些參數，判斷系統是否處于可運行狀態(tài)，若系統通過(guò)自檢，則立即進(jìn)入啟動(dòng)過(guò)程，此時(shí)，計算設定溫度與冷端當前溫度的差值，如果其差值大于設定的偏差值，則單片機輸出兩對相位相差１８０°的ＰＷＭ波，每對ＰＷＭ波的幅值相同、極性相反，驅動(dòng)直線(xiàn)電機運行，為了避免初始啟動(dòng)電流過(guò)大而燒壞直線(xiàn)電機，系統采用分步升壓的方法來(lái)起動(dòng)直線(xiàn)電機，即驅動(dòng)電壓以一定的速率上升，上升速率根據設定溫度溫度與冷端當前溫度的差值由單片機決定，期間，監測直線(xiàn)電機的行程，如果直線(xiàn)電機的行程達到設定值，單片機維持當前直線(xiàn)電機運行狀態(tài)，直至設定溫度與冷端當前溫度的偏差小于０．５℃。表明制冷機已經(jīng)完成目標工作，此時(shí)，單片機以設定溫度與冷端當前溫度的偏差變化趨勢確定ＰＷＭ波的占空比來(lái)調節控制直線(xiàn)電機的工作狀態(tài)，進(jìn)而控制系統的制冷量，維持當前的溫度。

３．３上位機軟件設計

上位機采用工控ＰＣ機，使用組態(tài)王軟件進(jìn)行設計。上位機主要用于實(shí)時(shí)收集自由活塞斯特林制冷機的各運行參數，為后續對整個(gè)系統的優(yōu)化提供分析基礎及目標對象。因此制冷機運行完全好立于上位機程序，僅用作數據采集、記錄、分析與匯總等功能。

設計完成的上位機監控界面如圖７所示，上位機ＰＣ顯示自由活塞制冷機的工質(zhì)壓力和傾斜角度，直線(xiàn)電機輸入端的電壓、電流、功率以及直線(xiàn)電機內部溫度，冷端和熱端的溫度信息；點(diǎn)擊控制操作可以手動(dòng)調試直線(xiàn)電機、散熱風(fēng)扇以及蜂鳴器；在參數設置則可以設置制冷機的報警項，如溫度、工質(zhì)壓力、電壓和電流等上下限；歷史曲線(xiàn)運行記錄保存了自由活塞制冷機的參數運行信息。運行記錄的文件按年月日的格式生成，可以調查查看；報警信息部分主要顯示系統警報及錯誤信息，如超溫、超壓等，故障記錄主要有：故障代號、故障發(fā)生時(shí)間以及故障清除時(shí)間等；溫度參數設置可以設定制冷機目標運行溫度，點(diǎn)擊“寫(xiě)入ＥＥＰＲＯＯＭ”，則把設定的溫度數值寫(xiě)入ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機存儲空間且掉電仍然能保存，控制面板中“開(kāi)機”“停機”鈕實(shí)現對制冷機的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)機控制，“復位”按鈕用于清除當前發(fā)生的故障報警。

４實(shí)驗結果與分析

研制的基于ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機的制冷機測控系統在某型自由活塞斯特林制冷機上獲得了應用，在上位機ＰＣ上設置制冷機的目標冷端溫度，ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機驅動(dòng)直線(xiàn)電機做周期運動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)斯特林活塞做功，完成了一系列制冷機的性能是試驗，獲得了大量應用數據，圖８是制冷機在不同環(huán)境溫度／制冷溫度下的制冷量與制冷系數（ＣＯＰ）曲線(xiàn)圖，證明本測控系統達到了預期目標。

５結束語(yǔ)

為實(shí)現對自由活塞斯特林制冷機的測控，設計了一款基于ＭＣ９Ｓ１２ＤＧ２５６單片機的測控系統。采用組態(tài)王軟件設計了人機對話(huà)窗口，編寫(xiě)了單片機的嵌入式μＣ／ＯＳ－Ⅱ操作系統移植軟件，設計了直線(xiàn)電機行程和制冷機的溫度控制策略，講述了制冷機的控制流程。運行結果表明，該測控系統操作簡(jiǎn)單，界面人機對話(huà)方便，能夠實(shí)時(shí)顯示制冷機運行參數數據，能夠自動(dòng)記錄壓力、溫度、電流和電壓等參數，并能夠通過(guò)反電動(dòng)勢實(shí)現制冷機直線(xiàn)電機行程控制，采用快速制冷與溫度ＰＩＤ控制相結合的控制策略實(shí)現制冷機冷端溫度的控制。該測控系統滿(mǎn)足了自由活塞斯特林制冷機高性?xún)r(jià)比要求，其經(jīng)驗可以用于其它類(lèi)似的測控系統的研制工作。