电子温度计设计报告bygj.docx

智能体温温计摘要:本系统采采用ATT89SS52单单片机作作为智能能温度计计控制核核心.采用温温度传感感器和AA/D转转换进行行温度数数据采集集,利用液液晶显示示器记录录数据和和显示以以及显示示某个阶阶段的温温度变化化曲线,采用按按键扫描描电路对对温度设设定,再加之之温度数数字语音音播报、越越限报警警等功能能使本设设计更加加完善。整整个系统统小巧紧紧凑，控控制准确确。关键字：单片机机温度传传感器 LCCD A/D目录1.     系系统方案案选择与与论证331.1 题目要要求31.1.1基本本要求331.1.2 发挥部部分31.2 基本模模块设计计31.2.1 测量部部分模块块31.2.1 A/DD转换模模块.31.2.3 显示模模块.442 系系统具体体实现与与设计 42.1 系统总总体设计计方案.42.2 硬件电电路的设设计.552.2.1 主机电电路的设设计.552.2.2 I/OO通道的的硬件电电路设计计52.2.3 数据采采集电路路的设计计.52.2.4 保护电电路的设设计.72.2.5 按键及及显示电电路设计计772.2.6 语音播播报电路路设计992 .33 系统软软件设计计1102. 33.1 程序流流程图1103 调调试.113.1 硬件调调试.113.2 软件调调试1113.3 软硬综综合调试试.1114、数据据指标测测试1114.1 测试仪仪器1114.2 测试方方法1114.3 测试数数据.1115.总结结126.参考考文献.122 1.系统统方案选选择与论论证1.1 题目目要求1.1.1 基基本要求求 系统统前端部部分归一一化输出出，即00 50线性对对应0 5 V； 系统统前端部部分应具具有输出出保护电电路，使使其输出出电压不不超过55V； 系统统每秒采采集一次次温度，经经滤波、计计算等处处理后实实时显示示温度值值，测量量精度为为±0.1； 系统统每分钟钟用语音音报告一一次所测测温度当当前值； 系统统可在0050的范围围内任意意设预警警温度值值（默认认值设定定为377.0），当当所测温温度超过过预警温温度值时时，系统统立即报报警，预预警值的的设定应应可随时时更改。1.1.2 发发挥部分分 记录录测试结结果并在在点阵式式LCDD屏上显显示2分钟内内的温度度变化曲曲线； 非接接触式测测量。（测测量精度度为±00.2）；1.2 基基本模块块设计1.2.1 测测量部分分模块方案一：采用热热敏电阻阻，可满满足400摄氏度度至900摄氏度度测量范范围，但但热敏电电阻精度度、重复复性、可可靠性较较差，对对于检测测小于11摄氏度度的信号号是不适适用的。方案二：采用温温度传感感器铂电电阻，铂铂热电阻阻的物理理化学性性能在高高温和氧氧化性介介质中很很稳定，它它能用作作工业测测温元件件，且此此元件线线性度较较好，在在摄摄氏度时时，最大大非线性性偏差小小于.摄氏氏度。方案三：集成温温度传感感器具有线线性好、精精度适中中、灵敏敏度高、体体积小、使使用方便便等优点点， AAD5990的电电源电压压范围为为4V30VV。电源源电压可可在4VV6VV范围变变化，电电流   变化1mmA，相相当于温温度变化化1K。AD5590可可以承受受44VV正向电电压和220V反反向电压压，因而而器件反反接也不不会被损损坏。AAD5990的测测温范围围为-555+1550。 ADD5900共有I、J、K、L、M五档，其其中M档精度度最高，在在-555+1550范范围内。重复复性优于于.，其良良好的非非线性可可以保证证优于.的测量量精度，利利用其重重复性较较好的特特点，通通过非线线性补偿偿，可以以达到.测量精精度。基于上述述分析，拟拟选择方方案三。1.2.3 转转换模块块方案一: 采用用单片高高速122位模数数转换器器AD5574,内置双双极性电电路构成成的混合合集成转转换显片片，具有有外接元元件少，功功耗低，精精度高等等特点，并并且具有有自动校校零和自自动极性性转换功功能，只只需外接接少量的的阻容件件即可构构成一个个完整的的A/DD转换器器，其主主要功能能特性如如下：分分辨率：12位非线性性误差：小于±±1/22LBSS或±1LBBS转换速率率：255us模拟电压压输入范范围：00-100V和0-220V，0-±5V和0-±10VV两档四四种电源电压压：±15VV和5V数据输出出格式：12位/8位芯片工作作模式：全速工工作模式式和单一一工作模模式方案二:采用8位逐次逼逼近型AA/D转转换器AADC008099,主要要特性:1）具有有转换起起停控制制端。22）8路8位AD转换器器，即分分辨率88位。3）转换换时间为为1000s4）单个个5VV电源供供电5）模拟拟输入电电压范围围05VV，不需需零点和和满刻度度校准。6）工作温度范围为-4085摄氏度7）低功耗，约15mW。基于对AA/D转转换器的的分辨率率、转换换速率、量量化误差差、偏移移误差等等综合考考虑,拟选择择方案一一.1.2.3 显示模模块方案一：采用LLED数数码管显显示器。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LLCD液液晶显示示器。LLCD有有明显的的优点：工作电电流比LLED小小几个数数量级，故故其功耗耗很低，尺尺寸小，厚厚度约为为LEDD的1/33；字迹迹清晰、美美观、使使人舒服服；寿命命长，使使用方便便。基于上述述的比较较，采用用方案二二。2 .系系统的具具体设计计与实现现2.1.系统总总体设计计方案按照系统统的设计计功能要要求，本本智能温温度系统统的设计计必须采采用单片片机软件件系统实实现，用用单片机机的自动动控制能能力配合合按键控控制，来来控制温温度查询询、显示示、播报报以及显显示某阶阶段的变变化曲线线。本系系统由下下几个部部分组成成。温度传感感器放大器A/D转转换器保护电路路单片机按键控制制越限报警警显示电路路语音播报报图C-11-1  A/DD转换电电路2.2硬硬件电路路的设计计硬件电路路主要由由两大部部分组成成:模拟部部分和数数字部分分;从功能能模块上上由主机机电路、数数据采集集电路、按按键显示示电路、保保护电路路、语音音播报电电路组成成。硬件件具体方方框图:保护电路路由40066组成语音芯片片ISDD14220温度传感感器ADD5900AD转换换器ADD5744单片机AAT899S522液晶显示示器LCCD显示示2.2.1主机机电路的的设计主机选用用INTTEL公公司的MMCS-51系系列单片片机899S522来实现现,利用单单片机软软件编程程灵活、自自由度大大的特点点,力求用用软件完完善各种种控制运运算法和和逻辑控控制. AT889S552具有有以下标标准功能能： 88k字节节Flaash，2566字节RAAM，32 位I/OO 口线线，看门门狗定时时器，22 个数数据指针针，三个个16 位定时时器/计数器器，一个个6向量2级中断断结构，全全双工串串行口，片片内晶振振及时钟钟电路。另另外，AAT899S522 可降降至0HHz 静静态逻辑辑操作，支支持2种软件件可选择择节电模模式。空空闲模式式下，CCPU停停止工作作，允许许RAMM、定时时器/计数器器、串口口、中断断继续工工作。掉掉电保护护方式下下，RAAM内容容被保存存，振荡荡器被冻冻结，单单片机一一切工作作停止，直直到下一一个中断断或硬件件复位为为止。,可使本本系统整整体电路路结构更更为简单单、实用用.2.2.2 II/0通通道的硬硬件电路路的设计计就本系统统来说,需要采采集水温温数据,然后通通过A/D,转转换为数数字信号号,送入单单片机中中的特定定单元,然后一一部分送送去显示示和播报报;另一部部分与设设定值进进行比较较.2.2.3数据据采集电电路的设设计数据采集集电路主主要由AAD5990,AAD5774,3358组组成.为了达达到测量量高精度度的要求求, 选用用AD转换换器ADD5744和温度度传感器器AD5590,具具有较高高精度和和重复性性(重复性性优于.，其良良好的非非线性可可以保证证优于.的测量量精度，利利用其重重复性较较好的特特点，通通过非线线性补偿偿，可以以达到.测量精精度。)高精度度运算放放大器3358将将温度-电压信信号进行行放大,便于A/D进行行转换,以提高高温度采采集电路路的可靠靠性.模拟电电路方框框图为: AD5990运算放大大器3558A/D转转换器AAD5774由40666组成成保护电电路输出温度度与电压压的数字字信号由AD5590和和3588组成的的温度转转化为电电压的电电路图为为2-22-3图2-22-3电路分析析如下:AD5990的输输出电流流值说明明如下：其输出出电流是是以绝对对温度零零度(-2733)为为基準,每增加加1,它会增增加1A输出电电流,因此在在室温225时时,其输出出电流IIo=(2733+255)=2298A。Vo的值值为Ioo乘上100K,以以室温225而而言,输出值值为2.98VV(100K×2298A)。 量测输输出电压压Vo时,不可分分出任何何电流,否则量量测值会会不準。  AD590的输出电流I=(273+T)A(T为摄氏温度),因此量测的电压V为(273+T)A ×10K= (2.73+T/100)V。为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来,我们使用电压追随器其输出电压即”7”脚V2等于输入电压V。 由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,再利用可变电阻分压,其输出电压V1需调整至2.73V。  接下来我们使用差动放大器其输出电压Vo为 (100K/10K)×(V2-V1)=T/10V。如果现在为摄氏28度,输出电压为2.8V。这样可以使得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,测量精度可达到正负0.1摄氏度.AD转换换器ADD5744的连接接图为图图2-22-3-1:图2-22-3-12.2.4保护护电路的的设计此部分电电路由440666组成,主要保保证归一一化输出出测试点点测量准准确,从而实实现从00550线线性对应应055V,当当大于550时时,液晶显显示器LLCD就就显示550,使测量量精度达达到最大大.2.2.5按键键及显示示电路设设计按键采用用软件查查询和外外部中断断相结合合的方法法来设计计,低电平平有效,图中2-2-55按键ANN1,AAN2,AN33,其中中按键AAN2,AN33分别与与P0.1和P0.2相连连接,采用软软件查询询方式;按键ANN1与P0相连连,采用外外部中断断方式,并且优优先级定定为最高高.还有按按键ANN4为复复位键,其功能能是使系系统复位位.按键键名功能AN1功能转换换键按键按下下时,显示温温度设定定值，此此时可以以按ANN2，AN33调加减减温度直直，再按按下后，显显示当前前温度。AN2加1键设定温度度渐次加加1AN3减1键设定温度度渐次减减1图2-22-5为了减少少外部锁锁存器和和译码模模块,液晶显显示器全全部使用用软件进进行静态态显示.显示采采用液晶晶显示器器LCDD显示方方式,显示内内容有温温度值的的十位、个个位及小小数点后后一位,还可以以显示温温度曲线线图形,更形象象地观察察温度变变化值。 2226语音播播报电路路设计语音播报报电路是是智能温温度计最最有特色色的部分分，使得得智能体体温计更更有人性性化。制制作语音音芯片先先用一块块没录音音的芯片片,然后再再通过电电路自己己录好自自己要用用的数据据和文字字.本设计计采用IISD系系列的语语音芯片片即位IISD114200，和其它它同类语语音电路路相比具具有以下下特点：     所所需外围围元件少少，电路路简单，操操作方便便。     采用直直接模拟拟量存贮贮技术DDASTT（Diirecct AAnallog Strroraage Tecchnoologgy），再再现优质质原声。    零功率信息存贮，省掉备用电源。    信息可保存10年以上，可反复录放达10万次之多。    语音固化无需专用编程或开发装置。    较强的选址能力，可把存储器分成160段来进行管理。    具有自动省电模式，此时仅需0.5µA的保持电流。    单一电源供电。ISD114200单片机机语音录录放电路路，片内内由钟振振荡器、128K字节E2PROM（电可编程可擦除只读存贮器）、微音放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、差动功率放大器等高品质语音录放系统所需的全部基本功能电路。一个最小的录放系统仅由一个驻极体话筒、一个喇叭、两个按钮、一个电源和少量的电阻电容组成。其图为2-2-6,图 2-2-66ISD114200可分段段存贮220秒语语音信息息，按每每秒钟可可读3个汉字字计算，20秒可分段贮存609多个汉字语音。将ISD1420的A2A7与单片机CPU的I/O口连接，这样可单独提取64段语凌晨信息，并在软件的支持下可自动组合成若干段完整的长短语句。本系统此部分先在ISD1420语音芯片中录入“现在”，“温度”，“十”，“点”“度”，“0”，“1”，“2”，“3”，“4”，“5”，“6“，”7“，”8“，”9“，然后通过程序调用这些数据和文字的地址,这样就可以根据温度值播报，这个是创新的做法，值得推广。 2.3系系统软件件设计2.3.1 程序序流程图图开始初始化启动ADD5744采集数数据数据处理理显示当前前温度有温度设设定否当前温度度与设定定值比较较否是越限报警警1分钟语语音播报报显示报警警温度值值显示设定定值是显示报警警温度值值1秒钟更更新数据据否显示当前前温度值值日  3.调试试3.1 硬件调调试硬件的调调试主要要体现在在温度传传感器采采集得到到的温度度经过放放大器转转化为温温度电压信信号,只要选选择好输输出电压压与温度度的变化化关系才才能保证证温度与与电压成成线形关关系.经过反反复调试试,确定输输出电压压随温度度变化为为10MMV/KK效果最最佳,而且可可以使得得测量精精度为正正负0.1摄氏氏度.为了排排除干扰扰,采取了了引线尽尽量短,减少交交叉,对温度度传感器器进行保保护等其其他的措措施,调试表表明,这些措措施对消消除某些些引脚上上的”毛刺”及外界界的干扰扰起到很很好的效效果.3.2 软件调调试本系统的的软件部部分,全部采采用C语言编编写,除去语语法错误误和逻辑辑错误后后,通过直直接下载载到单片片机来具具体调试试.采用了了自下到到上的调调试方法法,即先单单独调试试好每一一项功能能,然后再再连接成成一个完完整的系系统调试试.这样保保证了软软件编写写的正确确性和可可行性.3.3软软硬综合合调试调试整个个系统时时,我们把把软件编编出的每每一项功功能结合合相应的的硬件进进行调试试.这样保保证在综综合调试试的时候候,顺利查查找错误误,具体分分析解决决.4、数据据指标测测试4.1 测试仪仪器表,水银银温度计计,数字万万用表等等4.2测测试方法法用数字万万用表系系统前端端部分归归一化输输出测试试点,得到温温度和电电压成线线性关系系.使系统统运转，采采用同温温度计捆捆绑同时时测量水水温变化化情况，得得出系统统测量精精度。4.3测测试数据据测量的摄摄氏温度度AD5990经运运算放大大器3558输出出电压值值U00 0V 100 1.00V 200 2.00V 300 3.00V40 4.00V50 5.00V  五、总结结采用温度度传感器器对温度度采集进进行温度度转化为为电压信信号、实实时转换换（ADDC部分分）、按按键控制制等技术术，可以以对温度度进行高高精度的的测量并并用语音音播报该该值。在在系统的的设计过过程中,充分发发挥软件件编程方方便灵活活的特点点,力求硬硬件电路路简单,系统测测量精度度高,稳定可可靠.六、参考考文献1 全国大大学生电电子设计计竞赛组组委会第三界界全国大大学生电电子设计计竞赛获获奖作品品选编北京京：北京京理工大大学出版版社2 上海市市教育委委员会组组丁元杰杰单片片微机原原理及应应用北京京：机械械工业出出版社 P17761855 P220020443 htttp:/wwww.221cmm.coom.ccn/pprodductt/zyy14220/IISD114200shooucee.pddf5实实用电子子电路手手册JJ,高高等教育育出版社社小组成员员：赵志鹏鹏（组长长），负负责系统统总体设设计方案案，硬件件中的温温度传感感器ADD5900和报告告排版韩香子：负责AAD转换换器ADD5744和单片机机AT889S552黄飞 ：负负责保护护电路的的设计和和按键及及显示电电路设计计刘里珍：负责语语音播报报电路设设计张学坤：负责系系统软件件设计