導(dǎo)語(yǔ)：動(dòng)物溫度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)特點(diǎn)探析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]為改變動(dòng)物生理參數(shù)采集的現(xiàn)況，提高寵物的治愈率，減輕獸醫(yī)的工作強(qiáng)度，在現(xiàn)有水平基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討測(cè)溫裝置。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)體溫?cái)?shù)據(jù)的采集、處理、實(shí)時(shí)顯示以及對(duì)體溫超標(biāo)時(shí)的報(bào)警處理。利用它可以對(duì)動(dòng)物病患的體溫變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)而無(wú)需與病患經(jīng)常接觸。

[關(guān)鍵詞]動(dòng)物溫度傳感器單片機(jī)

一、設(shè)計(jì)指標(biāo)

本系統(tǒng)采用了高精度傳感器AD22100。要準(zhǔn)確測(cè)量動(dòng)物病患體溫，首先應(yīng)全面了解動(dòng)物的正常體溫。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道.美國(guó)科學(xué)家用口腔電子體溫計(jì)對(duì)幾十種動(dòng)物測(cè)試得到了一系列數(shù)據(jù)，可將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于上位機(jī)之中?？紤]到整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的成本，A/D轉(zhuǎn)換采用價(jià)廉的8位芯片.設(shè)計(jì)時(shí)量程范圍確定為36.00-41.10℃。將36.0℃時(shí).輸入到A/D芯片的電壓處理.調(diào)整為0V.溫度41.10℃時(shí).輸入到A/D芯片的電壓處理、調(diào)整為5V。溫度每升高0.02℃，.電壓升高5V/255=0.0196V.保證系統(tǒng)分辨力為0.02c.0.02℃×255—5.10℃.溫度上下限為36.0℃-41.10℃。報(bào)警溫度為36.5℃。

二、方案比較與選擇

本課題的核心問(wèn)題在于模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換以及數(shù)字量的顯示，筆者對(duì)兩種比較理想的方案進(jìn)行討論。

1.硬件實(shí)現(xiàn)：在溫度傳感器AD22100將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將電壓模擬量轉(zhuǎn)化成八位二進(jìn)制精度的數(shù)字信號(hào)，再把該八位二進(jìn)制精度的數(shù)字通過(guò)譯碼轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)，并最終用數(shù)碼管顯示。

2.基于單片機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)：在溫度傳感器AD22100將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將電壓模擬量轉(zhuǎn)化成八位二進(jìn)制精度的數(shù)字信號(hào)，改用51單片機(jī)，通過(guò)編寫程序，按照一定的算法來(lái)將八位二進(jìn)制精度的數(shù)字轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)，并通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。

實(shí)踐表明：A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化出來(lái)的是八位二進(jìn)制精度的數(shù)字，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)的大小并不代表真實(shí)的溫度，需要一種算法來(lái)實(shí)現(xiàn)而不是單純的譯碼就可以實(shí)現(xiàn)的。而單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)分辨率高，高可靠性且具有一定的智能功能。

所以綜合考慮，確立方案：用單片機(jī)程序?qū)⒃摪宋欢M(jìn)制精度的數(shù)字轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)字，再利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示器顯示，可以從顯示器上精確的讀出溫度的數(shù)值。

三、硬件設(shè)計(jì)

1.傳感器、放大模塊。測(cè)量溫度的時(shí)候，我們選用具有信號(hào)調(diào)理的電壓輸出溫度傳感器AD22100。其有以下特點(diǎn)：工作溫度范圍為—50~150度；溫度系數(shù)22.5mV/℃；輸出電壓正比于溫度與V+的乘積；線性優(yōu)于滿量程的±1%。；反向電壓保護(hù)；高電壓、低阻抗輸出。

溫度傳感器AD22100將溫度信號(hào)通過(guò)溫敏電阻R的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，從運(yùn)放輸出端輸出電壓，對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)傳輸函數(shù)為：

當(dāng)圖中電源電壓為+5V，—50~150度對(duì)應(yīng)的輸出電壓為0.25~4.75V。溫度與輸出電壓呈線性關(guān)系，當(dāng)溫度變化有變化，則會(huì)對(duì)應(yīng)有一個(gè)電壓輸出，通過(guò)溫度傳感器AD22100將溫度轉(zhuǎn)化成電壓。

2.A/D轉(zhuǎn)換模塊。運(yùn)用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809將模擬量的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成八位二進(jìn)制精度的數(shù)字量ADC0809芯片介紹可參看有關(guān)文獻(xiàn)。

3.單片機(jī)的顯示數(shù)碼轉(zhuǎn)換模塊

(1)原理與算法。在很多運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)中，通過(guò)傳感器或A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)只是測(cè)量數(shù)據(jù)，并非顯示數(shù)據(jù)，將這些測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的顯示數(shù)據(jù)，才能通過(guò)查表的方式正確顯示直觀數(shù)據(jù)。8位二進(jìn)制有0-255共256個(gè)值，但是電壓值卻只有0-5V，8位二進(jìn)制的0和電壓的0V對(duì)應(yīng)，而8位二進(jìn)制的255和電壓值的5V對(duì)應(yīng)，把0-255分成5分，即255/5=51，，1/51=0.0196V，即一個(gè)8位二進(jìn)制值所代表的電壓值近似為0.0196伏。再按照這個(gè)關(guān)系去除以51，得到十位電壓值；再將余數(shù)與26比較，小于26直接乘以10再除以51，所得商就是個(gè)位電壓值；如大于26則先減去26，再乘以10，然后除以51，所得商再加上5，即得個(gè)位電壓值；將第二次除以51所得余數(shù)，按第二次除以51的方法進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果為十分位電壓值。(2)單片機(jī)與LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口電路。具體電路可查閱相關(guān)文獻(xiàn)。由于動(dòng)態(tài)顯示情況下，CPU要定時(shí)掃描刷新顯示，數(shù)碼管的信號(hào)在不停的通斷變化，為了保證顯示效果，一般會(huì)在數(shù)據(jù)端口接一個(gè)緩沖驅(qū)動(dòng)芯片(如74HC244、74LS244等)，而在位選通端接一個(gè)PNP三極管作驅(qū)動(dòng)(如9012、8550等)。

4.超溫異常報(bào)警模塊。利用AD22100傳感器取得電壓模擬量后，根據(jù)其傳輸函數(shù)公式可算得當(dāng)溫度TA達(dá)到36.5時(shí)，電壓模擬量V0的值為2.196V。所以，在V0后面加一個(gè)比較器，當(dāng)V0大于恒壓源設(shè)定值時(shí)，就會(huì)在比較器輸出端輸出一報(bào)警信號(hào)，從而引發(fā)報(bào)警裝置。

四、軟件設(shè)計(jì)

1.顯示程序的實(shí)現(xiàn)。在程序設(shè)計(jì)時(shí)一般將具體的顯示部分單獨(dú)分出來(lái)組成一個(gè)顯示子程序，這樣編程方便、思路清晰，也便于檢查。顯示時(shí)，從主程序調(diào)用顯示子程序，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)通過(guò)查表程序讀取顯示代碼，將顯示代碼從P0口傳給數(shù)碼管，同時(shí)P2選中1個(gè)數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管亮1MS，顯示完接著顯示第二位數(shù)據(jù)，當(dāng)所有數(shù)碼管第一輪全部顯示完后返回主程序。公務(wù)員之家

2.程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者可按個(gè)人習(xí)慣及擅長(zhǎng)具體設(shè)計(jì)。

五、問(wèn)題及展望

此類溫度檢測(cè)器只能有一種報(bào)警溫度值，理論上只適用于平均溫度接近的一類動(dòng)物的檢測(cè)，存在局限性，可在此問(wèn)題上進(jìn)行深入的研究，制造出集成的有各種溫度設(shè)定值得模塊，設(shè)計(jì)更加通用型的溫度檢測(cè)儀。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛鈞義，張彥斌.MCS一51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.西安交通大學(xué)出版社，1991.

[2]劉蔦仁，熊明英.傳感器原理及其應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)教材，1990.

[3]鄧興成，姜寶鈞.單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2004.1.