智能体温计(含主从机程序及原理图)

1智能体温计（C题）摘要：本智能体温计采用AT89S52作为核心器件实现对系统的自动控制，采用双单片机串行处理结构。外界温度经AD590集成温度传感器采集，温度变化转换为线性电压信号，再经由OP07构成高精度低温漂的放大电路处理后，作为ADC0809的模拟输入信号，由ADC0809完成A／D转换，得到8位的数字信号送入单片机1（AT89S52）。单片机1将采集到温度值在LED数码管上显示出来，也通过串口通信将温度信号传到单片2（AT89S52）。此外温度预制，报警电路模块功能也由单片机1完成。单片机2完成温度值的语音播放功能。通过系统的设计与实现说明本设计方案切实可以，能够完成题目所要求的基本功能部分，并留有相应的接口，为完成扩展功能打下基础。关键字：单片机AD590ADC0809ISD2560一、主要模块的方案论证与比较1、温度传感器的选择方案一：采用热敏电阻。热敏电阻价格便宜，对温度灵敏，原理简单，但线性度不好，如不进行线性补偿，对于本设计归一化输出的要求，难于达到设计精度；如要对非线性进行补偿，则电路结构复杂，难于调整。故不采用。方案二：采用热电偶。热电偶在测温范围内热电性质稳定，不随时间变化而变化，电阻温度系数小，导电率高，比热小，但热电偶一般体积较大，使用不方便，价格相对较高。作为一个智能体温计的温度传感器，要求体积小，使用方便，便于携带，故此方案不合适。方案三：采用集成温度传感器。集成温度传感器一般且有具有线性好、精度高、灵敏度高、体积小、使用方便等优点。根据实验室现有材料可选取AD590。AD590的测温范围为-55℃～+150℃，能满足本设计的0～50度测量要求。根据相关技术资料：AD590线性电流输出为1A/K,正比于绝对温度；AD590的电源电压范围为4V～30V，并可承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。该方案能完全满足此设计的要求，故采用此方案。2、A／D转换器的选择方案一：选用AD574。AD574的数字量位数可设成8位也可以设为12位，且无需外接CLOCK时钟，转换时间达到25μs，输出模拟电压可以是单极性的0－10V或0－20V，也可以是双极性的±5V或±10V之间。AD574精度高，但与8位的单片机接口较复杂，且价格昂贵，考虑到体温计是对温度的测量，其响应时间的要求不高。故不选用此方案。2方案二：选用ICL7135。这类芯片比较适合于低速测量仪器，适用于精度高，速度要求不高的系统设计中。ICL7135的输出为动态扫描BCD码，与单片机的接口较复杂。且它的满量程输入为2V电压，如在本设计中使用要进行衰减，较难保证转换精度。方案三：选用ADC0809。ADC0809数字量是8位，转换时间为100μs，输入模拟电压为单极性的0－5V。由于本设计的要求精度不是很高，ADC0809可以达到要求，故选用此方案。3、语音提示模块方案一：通过A/D转换器、单片机，存储器，D\A转换器实现声音信号的采样、处理、存储和实现。首先将声音信号放大，通过AD转换器采样将语音模拟信号转换成数字信号，并由单片机和处理存放到存储器中，实现录音操作。在录、放音过程中由单片机控制D/A转换器，将存储器中的数据转化成声音信号。此方案安装调试复杂，集成度低。方案二：采用ISD2560语音录放集成电路。这是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为60S，可重复录放10万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。此外，ISD2560还省去了A/D和D/A转换器。其集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480K字节的EEPROM。ISD2560内部EEPROM存储单元均匀分为600行，有600个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为100ms。ISD2560可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。因此，选择方案二。二、总系统设计方案1、总系统方案设计描述：根据题目要求，将系统分为若干模块，以单片机为核心，完成多项功能。图1系统框图系统框图如图1，AD590把采集的外部温度信号转换成相应的电压，再经过OP07运放放大后作为ADC0809的模拟输入信号，ADC0809将此模拟信号转换成数字信号，通过并口送入到单片机1。单片机1把这些信号处理后通过LED数码管显示出来。同时单片机13还处理按键、报警模块。单片机1把温度值通过串行通信传送给单片机2，控制语音芯片报出相对应的温度值。2、系统电路原理图图2系统电路原理图如图2所示，该电路主要由电源电路，温度检测、放大电路，A／D转换电路，双单片机串行通信电路，按键输入、报警电路，数码管扫描显示电路以及语音芯片电路组成。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:31-May-2007SheetofFile:D:\比赛\比赛.ddbDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S52K4CLR1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U874F161AdpgfedcbadpgfedcbaC150.1UT2TRANS4C160.1U+5vC170.1UQ79012Q69012Q59012+C142200U19+C132200U18AC220V+C122200U1716231VVGNDINOUTU187905132VVGNDINOUTU16781215132VVGNDINOUTU1778051234D2BRIDGE112+12V+5V13-5V141234567abcdefg8dpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpDS2AMBERCCK3K1K2+5VS2C710UR9RES2+12v-5v30P30P+12VSVR110K23467OP1R2310kR13100K+12VR14100KR1120K+12VR1220K-5V23467OP323467OP2+12VU9AD590AI026AI127AI228AI31AI42AI53AI64AI75CLK10ADA25ADB24ADC23ALE22START6OE9REF+12REF-162-1212-2202-3192-4182-582-6152-7142-817EOC7U7ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U3AT89S522560A0/M01A1/M12A2/M23A3/M34A4/M45A5/M56A6/M67A78A89A910SP+14P/R27XCLK26EOM25PD24CE23ANAOUT21ANAIN20AGC19MICREF18MIC17SP-15U15ISD2560LS2C90.22UC80.22UR1610KR2210KMK2MICC1147UR81K+5VR15470KC101UC244.7U+5V+5V30P30P36+5V+5VU5BUZZER371K*820212223242526+5vP00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07Q49014R71K+5VV1V2VoD?+5v-5V4三、主要电路设计与参数计算1、电源电路模块123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:30-May-2007SheetofFile:D:\比赛\比赛.ddbDrawnBy:C210.1UT1TRANS4C220.1UC230.1U+C202200U+C192200UAC220V+C182200U231VVGNDINOUTU257905132VVGNDINOUTU237812132VVGNDINOUTU2478051234D1BRIDGE1+12V+5V-5VGND图3电源电路图如图3所示，220V交流电经变压器市降压、桥式整流、电容滤波后由7812、7805、7905三端集成稳压管分别得到＋12V、+5V、-5V电压。给整个电路供电。2、温度检测、放大模块123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:30-May-2007SheetofFile:D:\比赛\比赛.ddbDrawnBy:R610kR5100KR3100KR220KR420KU2AD590+12V23467OP223467OP3-5V-5V+12V+12V23467OP1SVR110K+12V-5v+12vVoV1V2图4AD590温度检测、放大电路图如图4所示，温度检测、放大电路主要器件的作用：OP1:电压跟随器；OP2：电压跟随器；OP3：差分放大电路；AD590：温度传感器；SVR：零位调整。（1）AD590简介AD590是电流输出型的半导体温度感测组件，主要特性如下：1.具有线性输出电流。2.宽广的操作温度范围(-55℃~150℃)。53.宽广的工作电压范围(+4V~+30V)。4.良好的隔离性。AD590的包装与等效电路如图4所示，是TO-52型金属外壳包装。他是两端子的半导体温度感测组件，另有一端子是外壳接脚，可接地以减少噪声干扰。AD590如同一个随温度而改变输出电流的定电流源，输出电流与外壳的开氏(K)温度成正比。开氏温度与摄氏温度的单位相等，0℃等于273.2K，100℃等于373.2K。当温度为0℃时，AD590的输出电流是273.2μA。而温度为100℃时，输出电流是373.2μA。温度每升高1℃，输出电流增加1μA，及温度系数为1μA/℃。图5AD590包装与等效电路图（2）、图2温度检测、放大电路原理AD590当温度增加1℃时，其输出电流会增加1μA。即AD590的温度系数为1μA/℃。所以在T(℃)时的电流I1(T)为TCAITI/1011，而温度每变化1℃时，V2的电压变化是为CmVkCA/1010/1，表示温度每增加1℃，V2会增加10mV。在0℃时V2就已经有电压存在，其值为VkAV732.2102.27302，则T(℃)时TCmVVTV/10022，VV732.202。如图3所示，OP3组成差动放大器，电压增益为52010012kkRR。零位调整SVR1则用于抵补0℃的电压值，由差动放大器的公式1212VVRRVO可得知，若调整SVR1使V1的电压为2.732V，则0℃时，差动放大器的输出VO为0V。也就是说，若温度是在0℃至50℃之间，则差动放大器的输出电压是在0V至5V之间，亦即每0.1V的输出代表温度上升1℃。与设计要求相符合。3、A/D转换模块如图6：ADC0809把从放大电路传送过来的模拟信号转变成数字信号，并行传送给单片机的P0口，让单片机处理。6123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:30-May-2007S