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温度照度记录仪中测温元件简介及软硬件系统的设计

来源: http://www.grainyq.com/  类别:实用技术  更新时间:2013-02-26  阅读
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     宏观物体的许多性质都与其冷热状态密切相关的,通常用“温度”这个物理量来表述物体的冷热状态。随着工业的不断发展,温度照度记录仪在各个领域的应用非常广泛,对温度测量的各种要求也越来越高。本文介绍了温度照度记录仪采用多个DS18B20与AD590两种测温元件进行多方式、多点测温监控,从温度照度记录仪的测温元件简介及软硬件系统的设计为大家详细的介绍一下。

图1 温度照度记录仪的测温原理如图
     温度照度记录仪中测温元件简介:DS18B20温度传感器是一种改进型智能温度传感器,它能直接读出被测温度,并根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。其工作电压为3~5V/DC,测温范围为-55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃。其测温原理如图1所示。图中低温度系数晶振受温度影响不大,产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,产生信号作为减法计数器2的脉冲输入。减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃对应的基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。AD590AD590AD590AD590是单片集成两段感温电流源,其输出电流与绝对温度成正比,适用于150℃;以下电气温度传感器的远程温度检测其电源电压范围为4~30V/DC,测温范围为-55℃;~+150℃;,非线性误差为±;0.3℃;。其典型电路如图2所示。流过AD590的电流与热力学温度成正比,其输出电流是以绝对零度(-273℃;)为基准,每增加1℃;,会增加1uA的输出电流。因此所测电压Vo=(2.73+t/100)V(R=10KΩ;)。

图2 温度照度记录仪的电路图
     温度照度记录仪的硬件系统设计:本系统的硬件电路主要由单片机最小系统显示电路、测温电路和报警电路组成。温度照度记录仪单片机最小系统本系统选用了单片机STC89C52,由于其片内程序存储器采用闪速存储器,使其具有运算速度快、加密性好、抗干扰能力强等优点。选用12MHz晶振和33pF起振电容配以按键式复位电路。串行通信电路选用的芯片是STC232,通过串口线与PC机相连,用于程序的下载。显示电路显示电路选用LCD1602液晶显示器,它是一种体积小且微功耗的点阵型液晶模块,常被用在袖珍式仪表应用系统中。液晶显示器外接上拉电阻与单片机的P0口连接以输出数据。报警电路选用三极管与限流电阻、发光二极管和蜂鸣器组成的声光报警电路,当所测温度超过所设置的最高上限或最低下限时,报警电路开始启动蜂鸣器发出声音、发光二极管闪烁。

图3 软件流程图
     温度照度记录仪的软件设计及仿真实验:软件设计,软件设计采用模块化的方法,主要有主程序、按键处理、测温转换、LCD显示及分析报警程序构成,软件流程图如图3所示。仿真实验,采用Proteus对电路进行仿真。本设计的程序设定上限温度为50℃,下限温度位0℃。当温度产出所设置的上、下限时,将发出声光报警,此时蜂鸣器发出报警声音,并配有黄色和红色的LED发光二极管分别对应超出上限和下限温度。
     温度照度记录仪使用AltiumDesigner进行硬件的设计并在PC机端采用KEILC51与Proteus相结合进行程序的编辑、调试,通过串口实现PC机与单片机的通信,效果良好。成品显示四点测温值。

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