獸醫(yī)助手——溫度檢測儀

1、<p>　　獸醫(yī)助手——溫度檢測儀</p><p>　　作者：吳小帆 許志華 吳玉翠</p><p>　　[摘要]為改變動物生理參數采集的現況,提高寵物的治愈率,減輕獸醫(yī)的工作強度,在現有水平基礎上進一步探討測溫裝置。該系統(tǒng)實現了對體溫數據的采集、處理、實時顯示以及對體溫超標時的報警處理。利用它可以對動物病患的體溫變化情況進行監(jiān)測而無需與病患經常接觸。 </p>&

2、lt;p>　　[關鍵詞]動物 溫度 傳感器 單片機 </p><p><b>　　一、設計指標 </b></p><p>　　本系統(tǒng)采用了高精度傳感器AD22100。要準確測量動物病患體溫,首先應全面了解動物的正常體溫。據有關資料報道.美國科學家用口腔電子體溫計對幾十種動物測試得到了一系列數據,可將這些數據存儲于上位機之中。考慮到整個監(jiān)控系統(tǒng)的成本,A/D轉換采

3、用價廉的8位芯片.設計時量程范圍確定為36.00-41.10℃。將36.0 ℃時.輸入到A/D芯片的電壓處理.調整為0V.溫度41.10℃時.輸入到A/D芯片的電壓處理、調整為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℃。報警溫度為36.5℃。 </p><p>　　二、方案比較與選

4、擇 </p><p>　　本課題的核心問題在于模擬量到數字量的轉換以及數字量的顯示,筆者對兩種比較理想的方案進行討論。 </p><p>　　1.硬件實現:在溫度傳感器AD22100將溫度信號轉換成電壓信號后,通過A/D轉換器將電壓模擬量轉化成八位二進制精度的數字信號,再把該八位二進制精度的數字通過譯碼轉化成十進制數,并最終用數碼管顯示。 </p><p>　　2.

5、基于單片機的軟件實現:在溫度傳感器AD22100將溫度信號轉換成電壓信號后,通過A/D轉換器將電壓模擬量轉化成八位二進制精度的數字信號,改用51單片機,通過編寫程序,按照一定的算法來將八位二進制精度的數字轉化成十進制數,并通過數碼管顯示出來。 </p><p>　　實踐表明:A/D轉化器轉化出來的是八位二進制精度的數字,這個二進制數的大小并不代表真實的溫度,需要一種算法來實現而不是單純的譯碼就可以實現的。而單片機

6、軟件實現分辨率高,高可靠性且具有一定的智能功能。 </p><p>　　所以綜合考慮,確立方案:用單片機程序將該八位二進制精度的數字轉化成十進制數字,再利用單片機驅動顯示器顯示,可以從顯示器上精確的讀出溫度的數值。 </p><p><b>　　三、硬件設計 </b></p><p>　　1.傳感器、放大模塊。測量溫度的時候,我們選用具有信號調

7、理的電壓輸出溫度傳感器AD22100。其有以下特點:工作溫度范圍為—50~150度;溫度系數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;高電壓、低阻抗輸出。 </p><p>　　溫度傳感器AD22100將溫度信號通過溫敏電阻R的變化轉換成電壓信號,從運放輸出端輸出電壓,對應的電壓信號傳輸函數為: </p><p>　　當圖中電源電壓

8、為+5V,—50~150度對應的輸出電壓為0.25~4.75V。溫度與輸出電壓呈線性關系,當溫度變化有變化,則會對應有一個電壓輸出,通過溫度傳感器AD22100將溫度轉化成電壓。 </p><p>　　2.A/D轉換模塊。運用A/D轉換器ADC0809將模擬量的電壓信號轉化成八位二進制精度的數字量ADC0809芯片介紹可參看有關文獻。 </p><p>　　3.單片機的顯示數碼轉換模塊 &

9、lt;/p><p>　　(1)原理與算法。在很多運用單片機進行測量的系統(tǒng)中,通過傳感器或A/D 轉換后的數據只是測量數據,并非顯示數據,將這些測量數據轉換為二進制的顯示數據,才能通過查表的方式正確顯示直觀數據。8位二進制有0-255共256 個值,但是電壓值卻只有0-5V,8位二進制的0 和電壓的0V 對應,而8 位二進制的255 和電壓值的5V 對應,把0-255 分成5 分,即255/5=51,,1/51=0.0

10、196V,即一個8 位二進制值所代表的電壓值近似為0.0196 伏。再按照這個關系去除以51,得到十位電壓值;再將余數與26 比較,小于26 直接乘以10 再除以51,所得商就是個位電壓值;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,即得個位電壓值;將第二次除以51 所得余數,按第二次除以51 的方法進行計算,所得結果為十分位電壓值。(2)單片機與LED 數碼管動態(tài)顯示接口電路。具體電路可查閱相關文獻。由于動態(tài)顯

11、示情況下,CPU 要定時掃描刷新顯示,數碼管的信號在不停的通斷變化,為了保證顯示效果,一般會在數據端口接一個緩沖驅動芯片(如74HC244、74LS244 等),而</p><p>　　4.超溫異常報警模塊。利用AD22100傳感器取得電壓模擬量后,根據其傳輸函數公式 </p><p>　　可算得當溫度TA達到36.5時,電壓模擬量V0的值為2.196V。所以,在V0后面加一個比較器

12、,當V0大于恒壓源設定值時,就會在比較器輸出端輸出一報警信號,從而引發(fā)報警裝置。 </p><p><b>　　四、軟件設計 </b></p><p>　　1.顯示程序的實現。在程序設計時一般將具體的顯示部分單獨分出來組成一個顯示子程序,這樣編程方便、思路清晰,也便于檢查。顯示時,從主程序調用顯示子程序,根據顯示數據通過查表程序讀取顯示代碼,將顯示代碼從P0 口傳給

13、數碼管,同時P2 選中1 個數碼管,每個數碼管亮1MS,顯示完接著顯示第二位數據,當所有數碼管第一輪全部顯示完后返回主程序。 </p><p>　　2.程序設計。設計者可按個人習慣及擅長具體設計。 </p><p><b>　　五、問題及展望 </b></p><p>　　此類溫度檢測器只能有一種報警溫度值,理論上只適用于平均溫度接近的一類動物

14、的檢測,存在局限性,可在此問題上進行深入的研究,制造出集成的有各種溫度設定值得模塊,設計更加通用型的溫度檢測儀。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　[1]薛鈞義,張彥斌.MCS一51系列單片微型計算機及其應用.西安交通大學出版社,1991. </p><p>　　[2]劉蔦仁,熊明英.傳感器原理及其應用.西