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再一次智能体温计设计报告

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-01-28 06:04
tags:

再一次-bitchy

2021年1月28日发(作者:reliable是什么意思)




智能体温计



作者:刘利洲张介跃徐海涛




文稿整理:徐海涛



指导老师:章彧朱杰斌



摘要



本系统通过由温度测量模块,< /p>


A/D


转换模块,


AT89C52


单片机为核心的基本系统主要实现


温度数据 的采集、传输、读取、比较功能,控制


LCD


显示温度测量值和 报警值。通过键控,


实现预置报警温度,


系统读取预置温度后经 过比较测量所得温度,


选择是否开启蜂鸣器报警,


并且每分钟语 音报告一次所测温度。


采用


E2PROM


存储电压预置值,


全系统用±


15V




+5V


电源供电。



Abstract


This


system,


with


an


AT89C52


system


as


its


core,


is


called


intelligent


thermometer.


It


used


a


temperature


measure


module


and


an


A/D


conversion


module


implemented


mainly


for


the


collection, transmission, read, compare of temperature signal, controlled LCD displaying metrical


temperature


values


and


the


cautionary


value,


all


those


parts


and


AT89C52


were


working


as


a


basic


system.


It


can


set


a


cautionary


temperature


beforehand


by


using


a


keyboard,


the


basic


system


read


the


advance


cautionary


temperature,


and


then


compared


with


the


temperature


measured, to determine opening the buzzer to give caution or not, it also can report the metrical


temperature value once a minute. This thermometer used E2PROM to save the cautionary value,


the whole system supplied with ±15V and +5V electrical sources.


一、方案设计与论证



题目对测量温度 的精度要求较高,


另外还需显示温度和播报温度,


因此使用单片 机实现题目


要求是较好的方案,系统包括:温度测量采集、


A/ D


转换、单片机、


I/O


设备、控制执 行电


路等。我们所选用的单片机


AT89C52



8K


的可重复编程闪存,


2 56 x 8-Bit


内置


RAM


,基 本


不需要片外存储器,


我们考虑使用了一个片外


E2PROM


存储报警电压值也是为了简化编程、


调试 过程。


89C52



32


个可编程


I/O


口,扩展性能好。常见感温元件有热 电偶、热电阻和


半导体等传感器,它们的主要优缺点是:热电偶价格便宜,但精度较低, 需冷端补偿,电路


设计复杂;


热电阻精度较高,


但需要标准稳定电阻匹配才能使用。


而半导体温度传感器线路

< br>设计简单,


精度较高,


线性度好,


价格适中。


半导体集成温度传感器


AD590J


的测温,



-55


℃~


+150


℃范围内,


非线性误差为±


0.3


℃,


具有良好的重复性


(重复性优于


0.1


℃)


,< /p>


在使用软件


算法进行线性化后,系统测温精度可以达到

< p>
0.1


℃。故选用


AD590J

< br>作为温度感应部件


,


并且


在系统 前端部分,


我们使用运算放大器作前级的功率放大电路,


由于运 算放大器具有很大的


电源电压抑制化,可以大大减小输出端的纹波电压。


A/D


采用一片


AD574A12

位输出模数转


换器,其分辨率为


50



/4096=0.0122


℃,抗干扰性强,在该系统中使 用


AD574A


保证了对采


集入的变量 的准确量化。


本题中的测试范围为


0



50


℃,


温度的最小分辨率为


0.1


℃。


这样,


整个 系统的温度采样点数为


50


×


10



500


,采用一般的

8



A/D


,分辨率只有


1/256


,无法


满足精度要求。


题目所给出的方案包含了最主要的硬件系统构成,


硬件连接可以实现基本的< /p>


人机交互,通过硬件的选择,软件编程控制可以满足精度要求。



二、系统框图



采用题目提供的系统硬件结构:




三、主要电路设计与计算



1


、数控部分




1



89C52

< br>单片机基本系统数控部分核心采用


89C52


单片机与译 码器


74LS138



四与门芯片


74LS08


组成单片机的基本系统,并对


P2


口的


P2.4


< br>P2.5



P2.6



74LS138


译码后作为


A/D


转换器电路和键盘电路的选通信号,


P1


口控制对语 音芯片的数据传输。




2

< p>


A/D


转换器


AD57 4A


接口电路接线如附图


1



AD574A


芯片在


6



CE



1



3


脚片选输入


为低电平的时候才能正常 工作,


4



A0/SC



2


脚用来控制数据输出状态的格式,


A0



0


< br>输出数据的低四位,


A0



1< /p>


则输出数据的高八位,


2


脚为低则数据以 八位分两次输出,


2



为高则数据以< /p>


12


位并行输出,我们采取的硬件连接是,


AD574A


的数据输出高八位直接连


接在系统数据总线上,


低四位连接在数据总线的低四位,


所以我们将

< br>4


脚接单片机芯片,



单片机芯 片控制输出哪几位的数据,


2


脚接低电平,数据以八位输出。< /p>



此外,芯片本身能够通过其


8


脚产生


10V


的基准电压,故不需要另外再用电 路产生基准电


压,


基准电压通过其


10


脚输入,


12


脚模拟电压输入端通过温 度感应电路输入


0


~+


5V

< p>
电压,


而芯片产生的


10V


基准电压将芯片的量程控制在


0


~±


5V


内,满足测量要求。




3



ZY1420A


芯 片语音录放电路使用


ZY1420A


语音芯片存储和发送语音, 声音品质优良,


录音时间长,有


20s


,线路连接及录放音控制简单。它的基本组成有时钟电路、拾音放大、


自动增益控制电路 、滤波器、差动功放、电源电路、


E2PROM


地址译码及其控 制逻辑电路组


成。其连接电路如附图


1



IC5



A0



A7


语音地址直线由


89C52< /p>



P1


口提供。预先使用话


筒录好了温度语音,由


89C52


经所测温度判断, 输出,报温。




4

< br>)开机温度报警值预置在开机通电时,通过键盘设置开机电压报警值,存储在外设


E2PROM


中,防止意外丢失。报警器采用有源蜂鸣器。



2


、键盘接口电路


< br>在设计键盘接口电路时,我们使用


74LS245


八位总 线收发器扩展电路,以及一条单片机


I/O


线

< br>P2.0


,以节省单片机接口,


I/O

< br>线与


74LS245


八条数据线一共有

< br>8


个交点,我们取


B0



B3


上的四个交点做按键,键盘通过软件控制,实现自动扫描,防抖。



3



LCD


显示器电路



LCD

< br>采用


2



16

< br>列的


JHD162A


点阵式显示芯片,数据接口


D0~D7


直接连接在数据总线


P0

< p>
口上,通过编程,由


89C52


提供数据显示。< /p>



4


、温度测量电路


< br>(


1


)集成温度传感器


AD59 0J



AD590J


相当于一个高输 入阻抗恒流源,可在


4



30V


电压下


工作。在测量温度范围内,对应于绝对温度

T


变化


1K


时,输出电流变化


1?A


。电路图如附


2


,电位器


R3


用于调整零点,< /p>


R5


用于调整运放


OP07


的增益。




2

< p>
)精密运算放大器


OP07


< br>作为跟随器电路,以提高输入阻抗和避免对后级


A/D


的 影响,


可调电阻均采用精密可调电阻,确保准确性,如附图


2< /p>




5


、电源设计




1


)±


15V

电源(


0.7A


)±


15V


电源电路图如附图


2


对于滤波电容的选择, 要考虑:


1


、整流管的压降;


2



7815/7915


最小允许压降


Ud



3



电网波动


10


%。从而



允许纹波的峰峰值


Dtt


< p>
18


×


20.5(1-10%)-0.7-Ud -15V=4.9V


按近似电流放电计算,并设导通角


θ



0


°,则



C



I*Dt/Du



0.7


×


1/100/4.9=1 430uF


,选取滤波电容


C



2200uF/30V



(2)+5V


电源(


1A


)+


5 V


电源电路图如附图


2


允许的最大纹 波峰峰值


Dtt



9

< br>×


20.5(1-10%)-1.4-2.3 -5V=2.76V

< p>
C



I*Dt/Du


=< /p>


1


×


1/100/2.76=3600u F


,选取滤波电容


C



4700uF/16V


四、系统软件工作流程



软件主要功能



温度设定软件上可以将 报警温度设置在


0



99.9


℃,同时也包括将报警温度值从


E2PROM



存储和读取;



报温控制和报警控制包 括每秒测量温度子程序,每分钟报温,超温报警;



LCD


在各种状态下的显示本系统有开机初始化,


四种按键状态等多个显示 界面,


需要软件控


制显示的数据,加强人机交互;



传感器的补偿为了获得更高的测量显示精度,


利用


AD590J


的±


0.1


℃的重复性,


软件汇总设


有多次采样累加求平均值, 对


AD590J


的信号进行线性补偿以获得±

< br>0.1


℃的测量精度。




五、系统测试及整机指标



1


、系统功能测试



①系统操作及面板说明



系统按键总共 有五个,操作简便,五个键分别是复位键、


SET


(设定)键、


ENTER


(确定)


键、数字翻转键、 右移键。面板初始显示为,


High



value



(报警值)


True



value


(实际测

量值)


。以设置报警温度为


37.0


度为例:假定系统初始报警温度为


00.0


度,首先按


SET


键,


然后按数字翻转键三次,此时十位 数变成


3


(当翻转到数字


9

< p>
后,再按下数字翻转键,数字


会回到


0

< p>


,然后按右移键设置个位数,然后是小数点后一位,如果需要修改已经设 置的数


位,可以一直按右移键到需要修改的数位上,修改好温度报警值后按


ENTER


键确定存储,


则设定好的温度值会自动存 储进


E2PROM


中。



②符合设计提出的基本功能



系统前段 部分归一化输出,输出电压


0


~+


5V


,对应


0


~+


50


℃,系统前段有精密运算放大


器,


5V


稳压管保证输出电压不超过


5V



完全满足每秒采集一次温度的要求,


并且有所扩展,

< p>
测量精度满足要求,见系统指标测试。有每分钟语音报温,系统可以在


0< /p>



50


℃内任意设报

警温度值,也可在开机状态下的任意时刻更改报警温度值。



③扩展了温度采集功能



通过软件控制 ,


系统每秒采集


128


次温度,


输出的温度值为


128


次采集结果的平均值,


测量


的温度值更加准确。



2


、系统指标测试


< br>测试之前先对系统进行了调零调试,


将温度传感器放入


0


℃的冰水混和物中,


调整电位器


R3< /p>


使得


OP07


的输出电压至


0V


,对应温度


0


℃。待传 感器恢复正常,再用人体体温校验,同时


用标准温度计确定此时的标准体温值,如,温度 计测的体温为


37.5


℃,则将


OP0 7


的输出电


压调至


3.75V


,如此反复多次调试,以求系统的基准温度不至于偏差太大。



调试完毕之后再进行,


水温和体温测试,


测试水 温可以将温度感应器放入水中,


而测体温最


方便的方式就是接触 被测人身体测温,


两种温度感应方式不同,


误差也不尽相同,< /p>


故想通过


两轮测试,以及测试之后的再调试,保证此准确性。



(1)


水温测试




1



2



3



4



5



6



7



8



9



10




实测温度


/





12.0



15.0



18.0



20.0



25.0



32.0



40.0



45.0



47.0



47.0




体温计显示温度


/

< br>℃




12.0



15.0



18.0


再一次-bitchy


再一次-bitchy


再一次-bitchy


再一次-bitchy


再一次-bitchy


再一次-bitchy


再一次-bitchy


再一次-bitchy



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