电子式智能温度计

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1、电子式智能温度计一、系统概要1.1系统背景温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工等领域遇到的一个物理量。温度测量的基本方法是使用温度计直接读取。最常见的测量温度的工具是各种各样的温度计，它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度的多少来测量温度。由于单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用，利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值并显示出来，既简单方便，又直观准确。本次设计的目的是以MC908GP32单片机为核心设计出一个温度测量系统。设计将温度传感器采样得到的模拟信号转换成数字信号，

2、通过串口在PC的界面显示出来。本次设计用温度传感器将被测温度转换为电量，经过放大滤波电路处理后，由模数转换器将模拟量转换为数字量，再与单片机相连，通过可编程键盘显示接口芯片实现温度限值的设定。被测量经过温度传感器转换为电量，再放大后送给A/D转换器。电量经过A/D转换为二进制数值，单片机根据设计目的完成相应的软件处理。处理完毕后，送键盘显示处理芯片，然后再由数码管显示。这是一种低成本的利用单片机I/O口实现的温度检测电路,该电路非常简单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型的单片机。公司技术要求1.2设计和开发流程图医疗市场要求/市场潜在需

3、求项目论证及市场调研编制项目建议书审批确定新产品设计方案和开发策划编制新产品试制计划任务书会签评审总经理、技术部、市场部产品设计方案（技术）评审组:技术开发人员和产品销售员方案评审样机研制，技术、工艺设计文件输出样机评审改进、完善品管部设计开发人样机验证药监局认可的检测中心检测设计验证（样机确认）临床试验设计最终确认完善生产、质量、工艺文件评审组总结评审技术设计、工艺文件齐套归档会签/批准产品注册1.3系统功能框图数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成

4、。A/D转换模块即模/数转换模块，功能是将电压信号转换为对应的数字信号。实际应用中，这个电压信号可能由温度，湿度，压力等实际物理量经过传感器和相应的交换电路转换而来。经过A/D转换后，MCU就可以处理这些物理量。二、系统硬件设计2.1传感器模块温度传感器采用的是NS公司生产的LM35，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。•工作电压：直流4～30V；•工作电流：小于133μA•输出电

5、压：+6V～-1.0V•输出阻抗：1mA负载时0.1Ω；•精度：0.5℃精度（在+25℃时）；•漏泄电流：小于60μA；•比例因数：线性+10.0mV/℃；•非线性值：±1/4℃；•校准方式：直接用摄氏温度校准；•使用温度范围：-55～+150℃额定范围。基于LM35开发的温控系统，工作稳定可靠，具有体积小、灵敏度高、响应时间短、抗干扰能力强等特点。LM35的输出电压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示，0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种。正负双电源的供电模式可提供负温度的测量，单电源

6、模式在25℃下电流约为50mA，非常省电。2.4信号放大模块由于温度传感器LM35输出的电压范围为0～0.99V，虽然该电压范围在A／D转换器的输入允许电压范围内，但该电压信号较弱，如果不进行放大直接进行A／D转换则会导致转换成的数字量太小、精度低。系统中选用通用型放大器μA741对LM35输出的电压信号进行幅度放大，还可对其进行阻抗匹配、波形变换、噪声抑制等处理。系统采取同相输入，电压放大倍数为5倍，电路图如图所示：信号放大电路图2.5A/D转换模块2.5.1进行A/D转换的基本问题A/D转换模块（AnalogToDigitalConve

7、rtModule）,即模/数转换模块,是将电压信号转换为对应的数字信号。这个电压量是由压力传感器把压力转换过来，传到MCU处理。（1）采样精度：是指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,即通常所说的采样位数。（2）采样速率：是指完成一次A/D采样所要花费的时间。（3）滤波：为了使采样的数据更准确，对采样的数据进行筛选去掉误差较大的毛刺。通常采用中值滤波和均值滤波来提高采样精度。中值滤波是取3次采样的中间值，均值滤波是取多次采样的算术平均值。（4）物理量回归：把A/D采样值与实际物理量对应起来。2.5.2A/D转换模块的基本编程方法（1）A

8、/D转换初始化：对ADCLK写入控制字节，决定时钟输入源是内部总线还是外部晶振，决定分频系数等。（2）启动A/D转换：对ADSCR写入控制字节，选取要转换的通道、决定转换结束数据