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1、 数理与信息工程学院单片机原理及应用期末课程设计 题 目： 智能体温计 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信061 姓 名： 学 号： 指导老师： 成 绩： ( 2008.12 )目 录 第1节 引 言31.1 智能体温计概述 31.2 本次设计要求 41.3 系统主要功能 4第2节 系统主要硬件电路设计 52.1 主要模块的设计方案论证52.1.1 温度传感器的选择52.1.2 A/D转换器的选择52.1.3 语音提示模块52.2 总系统设计方案 62.2.1 系统设计框图62.2.2 系统整体硬件电路6 2.3 系统硬件组成 8 2.3.1 电源电路模块8 2.3.2 温度检测和放大模块
2、8 2.3.3 A/D转换模块9 2.3. 4 温度设置、显示及报警电路模块 10 2.3.5 串行通信模块 10 2.3.6 语音播放模块 11第3节 系统软件设计 13 3.1 系统主程序设计133.2 程序清单14第4节 结束语 24参考文献25智能体温计数理与信息工程学院 06电子信息工程 陶如红指导教师：余水宝 第1节 引 言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它在日用电子产品中的应用越来越广泛，给人带来的方便也是不可否定的，其中智能体温计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入
3、手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点，温度传感器AD590具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。本论文利用集成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89S52的3位数码管显示的智能体温计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。1.1 智能体温计概述 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的智能体温。本智能体温计采用 AT89S52作为核心器件实
4、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 AD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） 。此外温度预置， 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
5、完成扩展功能打下基础。 1.2 本次设计要求单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个量。本论文通过AT89S52单片机和温度传感器AD590从硬件和软件两方面进行了设计。 本次设计的设计要求：（1）基本范围0-50；（2）精度误差小于0.1；（3）LED数码直读显示；扩展功能：（1）实现语音报温功能； （2）实现报警功能；1.3系统主要功能 本设计完成了以下功能： （1）温度信号的采集与归一化处理； （2）AD转换； （3）温度值的显示，显示的误差与实际的温度值误差在0.1 内； （4）语音播报温度与声音报警功能。 第2节 系统主要硬件电路设计2.
6、1 主要模块的设计方案论证 2.1.1 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，难以达到设计精度；如要对非线性进行补偿，则电路结构复杂，难以调整。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
7、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 050 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 4V30V，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。 2.1.2 AD 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 25s，输出模拟电压可以是单极性的 010V或020V，也可以是双极性的5V或10V之间。AD574
8、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。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 100s，输入模拟电压为单极性的 05V。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。 2.1.3 语音提示模块 方案一：通过 A/D
9、转换器、单片机，存储器，DA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。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
10、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。 22 总系统设计方案2.2.1系统设计框图根据设计要求，可将系统分为若干模块，以单片机为核心，完成多项功能。图2-1 系统框图系统框图如图2- 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1还处理按键、报警模块。单片机 1
11、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。2.2.2系统整体硬件电路 如图 2-2 所示，该电路主要由电源电路，温度检测、放大电路，AD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。图2-2 系统电路原理图2.3 系统硬件组成2.3.1 电源电路模块图2-3 电源电压电路如图 2-3 所示，220V交流电经变压器市降压、桥式整流、电容滤波后经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。2.3.2 温度检测、放大模块图2-4 AD590 温度检测、放大电路图如图2-4 所
12、示，温度检测、放大电路主要器件的作用：OP1、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(-55150)。3.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 273.2A。而温度为 100时，输出电流是 373.2A。温度每升高 1，输出电流增加 1A，其温度系数为 1A/。图2-5 AD590 包装与等效电路图（2）温度检测、放大电路原理 AD590的温度系数为 1A/。所以在 T()时的电流I1(T)为I1(T)=I1(0)+1A/*T
