电子温度计设计报告.doc

智能体温计
摘要:
本系统采用AT89S52单片机作为智能温度计控制核心.采用温度传感器和A/D转换进行温度数据采集,利用液晶显示器记录数据和显示以及显示某个阶段的温度变化曲线,采用按键扫描电路对温度设定,再加之温度数字语音播报、越限报警等功能使本设计更加完善。整个系统小巧紧凑,控制准确。
关键字:单片机 温度传感器 LCD A/D
目录
1.??? 系统方案选择与论证………………………………………………………3
1.1 题目要求………………………………………………………………3
1.1.1 基本要求………………………………………………………………3
1.1.2 发挥部分………………………………………………………………3
1.2 基本模块设计…………………………………………………………3
1.2.1 测量部分模块…………………………………………………………3
1.2.1 A/D转换模块.............................................3
1.2.3 显示模块.................................................4
2 系统具体实现与设计 ………………………………………………………4
2.1 系统总体设计方案.........................................4
2.2 硬件电路的设计...........................................5
2.2.1 主机电路的设计...........................................5
2.2.2 I/O通道的硬件电路设计………………………………………………5
2.2.3 数据采集电路的设计........................................5
2.2.4 保护电路的设计………………………………………………………..7
2.2.5 按键及显示电路设计……………………………………………………7
2.2.6 语音播报电路设计………………………………………………………9
2 .3 系统软件设计……………………………………………………………10
2. 3.1 程序流程图………………………………………………………………10
3 调试...........................................................11
3.1 硬件调试.....................................................11
3.2 软件调试………………………………………………………………………11
3.3 软硬综合调试..................................................11
4、 数据指标测试…………………………………………………………………11
4.1 测试仪器………………………………………………………………………11
4.2 测试方法………………………………………………………………………11
4.3 测试数据......................................................11
5.总结………………………………………………………………………………12
6.参考文献........................................................12
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1.系统方案选择与论证
1.1 题目要求
1.1.1 基本要求
⑴ 系统前端部分归一化输出,即0 ~+50 ℃线性对应0 ~ 5 V;
⑵ 系统前端部分应具有输出保护电路,使其输出电压不超过5V;
⑶ 系统每秒采集一次温度,经滤波、计算等处理后实时显示温度值,测量精度为±0.1℃;
⑷ 系统每分钟用语音报告一次所测温度当前值;
⑸ 系统可在0~50℃的范围内任意设预警温度值(默认值设定为37.0℃),当所测温度超过预警温度值时,系统立即报警,预警值的设定应可随时更改。
1.1.2 发挥部分
⑴ 记录测试结果并在点阵式LCD屏上显示2分钟内的温度变化曲线;
⑵ 非接触式测量。(测量精度为±0.2℃);
1.2 基本模块设计
1.2.1 测量部分模块
方案一:采用热敏电阻,可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。
方案二:采用温度传感器铂电阻PT1000,铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定,它能用作工业测温元件,且此元件线性度较好,在0~100摄氏度时,最大非线性偏差小于0.5摄氏度。
方案三:集成温度传感器AD590具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点,?AD590的电源电压范围为4V~30V。电源电压可在4V~6V范围变化,电流??变化1mA,相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会被损坏。AD590的测温范围为-55℃~+150℃。?AD590共有I、J、K、L、M五档,其中M档精度最高,在-55℃~+150℃范围内。AD590重复性优于0.1℃,其良好的非线性可以保证优于0.1℃的测量精度,利用其重复性较好的特点,通过非线性补偿,可以达到0.1℃测量精度。
基于上述分析,拟选择方案三。
1.2.3 A/D转换模块
方案一: 采用单片高速12位模数转换器AD574, 内置双极性电路构成的混合集成转换显片,具有外接元件少,功耗低,精度高等特点,并且具有自动校零和自动极性转换功能,只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器,其主要功能特性如下: 分辨率:12
位非线性误差:小于±1/2LBS或±1LBS
转换速率:25us
模拟电压输入范围:0-10V和0-20V,0-±5V和0-±10V两档四种
电源电压:±15V和5V
数据输出格式:12位/8位
芯片工作模式:全速工作模式和单一工作模式
方案二:采用8位逐次逼近型A/D转换器ADC0809, 主要特性:
1)具有转换起停控制端。
2)8路8位A/D转换器,即分辨率8位。
3)转换时间为100μs
4)单个+5V电源供电
5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40~+85摄氏度
7)低功耗,约15mW。
基于对A/D转换器的分辨率、转换速率、量化误差、偏移误差等综合考虑,拟选择方案一.
1.2.3 显示模块
方案一:采用LED数码管显示器。LED数码管亮度高,醒目,但是其电路复杂,占用资源较多且信息量小。
方案二:采用LCD液晶显示器。LCD有明显的优点:工作电流比LED小几个数量级,故其功耗很低,尺寸小,厚度约为LED的1/3;字迹清晰、美观、使人舒服;寿命长,使用方便。
基于上述的比较,采用方案二。
2 .系统的具体设计与实现
2.1.系统总体设计方案
按照系统的设计功能要求,本智能温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现,用单片机的自动控制能力配合按键控制,来控制温度查询、显示、播报以及显示某阶段的变化曲线。本系统由下几个部分组成。
温度传感器
放大器
A/D转换器
保护