文档介绍：该【智能体温计设计报告 】是由【mazhuangzi1】上传分享，文档一共【35】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【智能体温计设计报告 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。智能体温计
参赛学院:电气与信息工程学院
参赛队号:
队员姓名:
目录
摘要……………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………1
一:引言………………………………………………………1
二:智能体温计的基本组成框图……………………………1
三:主要模块的方案器件选择………………………………2
1,电源器件的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22,温度传感器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3,放大器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24,ad转换器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
5,显示温度器件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
6,语音报值模块„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
四:主要模块的方案具体实现………………………………3
1,电源模块的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32,前端温度采集部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
3,前端温度电压信号放大部分„„„„„„„„„„„„„„44,ad采样部分的实现„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
5,超温报警电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
6,液晶显示部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
7,语音报值电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
8,系统程序的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
五:系统调试…………………………………………………13
六:设计总结…………………………………………………14
七:参考文献…………………………………………………15附录1:整机电路图
附录2:完整的程序
附录3:元器件清单
附录4:制作实物图
智能体温计设计
[摘要]本报告主要叙述了应用单片机AT89S52实现的智能体温计主要的功能、硬件的组成和软件的设计。该系统的功能是通过ad590温度传感器对温度进行采集,然后通过A/D转换器ADC0832进行模数转换,传给单片机进行处理,用12864大屏幕液晶实时显示温度。并且可以自由设置报警温度,在当前温度超过报警温度时,蜂鸣器发出滴滴声报警,语音部分采用isd4004语音芯片进行每分钟报出当前温度一次。整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、性能价格比高,较好地满足了各种需要测温场合的需要。
[关键词]单片机温度传感器模数转换实时显示报警语音报值
一:引言
,由于单片机及运放使用电源大于3v,所以首先得进行升压以便驱动芯片。采用ad590温度传感器保证了精度和线性化,通过仪用放大电路将温度电压信号放大以便AD采样。AD输入接5V稳压二极管保证了输入电压不大于5V。单片机每秒采样一次电压即每秒钟更新一次温度。通过编程设置报警温度,当温度大于设定温度时报警,而且可以使用外中断对报警温度进行修改。通过编程可以使得语音芯片每分钟语音报出当前温度。
二:智能体温计的基本组成框图
温度传感器
报警
语音报值
液晶实时显示温度
AT89S52
单片机
图1
图1是智能体温计的基本组成框图。主要有温度传感器,信号放大电路,模数转换器,单片机,液晶显示部分,语音报数部分组成,和电源部分组成。
三:主要模块的方案器件选择
1:电源器件的选择
电源是整个电路中主要的部件,由于运放使用12V电压,单片机等使用5V电压,所以使用了升压模块。参考max网站datasheet确定两个方案:
方案一:使用max608芯片,-,所具有的脉频调制控制模式能够提供非常高的效率,输出电压可以固定5V或可调至12V。,从而保证了各器件的正常供电。
方案二:使用max631系列芯片,工作原理原理类似,优点是外围电路简单只需一个电容和一个电感即可供电,但是有个致命的缺点就是输出电流太小,最大仅40ma。故不采用此方案。
2:温度传感器的选择
温度传感器是控制整个系统精度最主要器件,选择合适的器件不仅有利于提高温度采集精度,更有利于提高系统的稳定性。
方案一:采用热敏电阻。热敏电阻价格便宜,对温度灵敏,原理简单,但线性度不好,如不进行线性补偿,则对于本设计归一化输出的要求,难于达到设计精度;如要对非线性进行补偿,则电路结构复杂,难于调整。故不采用。
方案二:采用集成温度传感器。集成温度传感器ad590具有线性好、精度高、灵敏度高、体积小、使用方便等优点。它是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。AD590的测温范围为-55°C〜+150°C,能满足本设计的0〜50度测量要求。根据官方datasheet:流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度(开尔文)度数。AD590线性电流输出为1卩A/K,正比于绝对温度;AD590的电源电压范围为4V〜30V,该方案能完全满足此设计的要求,故采用此方案。
3:放大器的选择
选用lm358运放,lm358具有体积小,精度高的特点
4:ad转换器的选择
方案一:选用adc0809。ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器,采用cmos工艺制造,为28引脚封装的并行芯片,由于体温计体简单的功能用不上8通道,体温计体积一般不是很大,故并行芯片不利于设计优化,而且adc0809与单片机接口复杂,占用IO口比较多,故不采用此方案。
方案二:选用adc0832。ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。它体积小,输入输出电平与ttl/cmos相兼容,5V电平供电时,输入电平在0-5V之间。而且转换时间仅25us,采用串行的结构更有利于缩小设备的体积和留出更多的IO口以供扩展更多功能。而且速度方面也不慢。
5:显示温度器件
方案一:采用数码管显示,如果采用数码管动态扫描显示的话,太占用单片机的资源,因为如果单片不对数码管扫描的话,那么数码管将灭掉。还有如果采
用静态显示的话那么得增加器件,太复杂化。还有更重要的是数码管很耗电。综上所述,不采用此方案。
方案二:采用12864液晶显示,此种显示方式不耗电,而且屏幕大可以显示更多的内容,而且不占用cpu资源,如果想跟新显示内容则只需发送相应的指令即可。操作简单速度快,故采用此方案。
6:语音报值模块
方案一:通过A/D转换器、单片机,存储器,D\A转换器实现声音信号的采样、处理、存储和实现。首先将声音信号放大,通过AD转换器采样将语音模拟信号转换成数字信号,并由单片机和处理存放到存储器中,实现录音操作。在录、放音过程中由单片机控制D/A转换器,将存储器中的数据转化成声音信号。此方案安装调试复杂,集成度低。
方案二:采用ISD4004-08mp语音录放集成电路。这是一种永久记忆型语音录放电路,录音时间最大为8分钟,可重复录放10万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术,每个采样值可直接存储在片内单个EEPROM单元中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。此外,ISD4004还省去了A/D和D/A转换器。其集成度较高,内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器等。ISD4004内部EEPROM存储单元均匀分为2400段,每段时间长度为200ms,可以自由组合段数目。因此,选择方案二。
四:主要模块的方案具体实现
1:电源模块的设计
参考书籍最终确定模块及外围电路设计如下:
FE EXT
cxjt
.^NO CS
图2电源模块
图2所示是两个由电池供电的升压模块,一路12V用于运放供电,5V用于单片机等芯片的供电。
2:前端温度采集部分
Ad590产生的电流与绝对温度成正比,它可接收的工作电压为4V-30V,检测的温度范围为一55°C—+150°C,它有非常好的线性输出性能,温度每增加
1°C,
其电流增加luA。其电流与温度的关系如下所示
摄氏温度C
AD590电流uA
经10kQ电压V
0
10
20
30
40
50
I=+T(I单位uA,T为摄氏温度)
AD590输入电路图3所示:
图3
由AD590温度与电流关系可知,当温度为0°C时,流过10k电阻输出电压为
,当温度为50C时,,。为了实现系统前端部分归一化输出,即0〜+50C线性对应0〜5V;必须得采用放大器。
温差放大十倍并消除0输入有输出。放大电路如图4所示:
图4是一个改进型的仪用放大器电路,由图可知,他是由两个运放按同相输入接发组成第一级差分放大电路,后面的运放组成第二级差分放大电路,在第一级放大电路中vl,v2分别加到运放的同相端,r1和两个r2组成的反馈网络,引