溫度照度記錄儀中測溫元件簡介及軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計
宏觀物體的許多性質(zhì)都與其冷熱狀態(tài)密切相關(guān)的，通常用“溫度”這個物理量來表述物體的冷熱狀態(tài)。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，溫度照度記錄儀在各個領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，對溫度測量的各種要求也越來越高。本文介紹了溫度照度記錄儀采用多個DS18B20與AD590兩種測溫元件進(jìn)行多方式、多點測溫監(jiān)控，從溫度照度記錄儀的測溫元件簡介及軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計為大家詳細(xì)的介紹一下。
溫度照度記錄儀中測溫元件簡介：DS18B20溫度傳感器是一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，它能直接讀出被測溫度，并根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其工作電壓為3～5V/DC，測溫范圍為－55℃～+125℃，固有測溫分辨率0.5℃。其測溫原理如圖1所示。圖中低溫度系數(shù)晶振受溫度影響不大，產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，產(chǎn)生信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃對應(yīng)的基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。AD590AD590AD590AD590是單片集成兩段感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成正比，適用于150℃；以下電氣溫度傳感器的遠(yuǎn)程溫度檢測其電源電壓范圍為4～30V/DC，測溫范圍為－55℃；～+150℃；，非線性誤差為±；0.3℃；。其典型電路如圖2所示。流過AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，其輸出電流是以絕對零度（-273℃；）為基準(zhǔn)，每增加1℃；，會增加1uA的輸出電流。因此所測電壓Vo=（2.73+t/100）V（R=10KΩ；）。
溫度照度記錄儀的硬件系統(tǒng)設(shè)計：本系統(tǒng)的硬件電路主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)顯示電路、測溫電路和報警電路組成。溫度照度記錄儀單片機(jī)最小系統(tǒng)本系統(tǒng)選用了單片機(jī)STC89C52，由于其片內(nèi)程序存儲器采用閃速存儲器，使其具有運算速度快、加密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。選用12MHz晶振和33pF起振電容配以按鍵式復(fù)位電路。串行通信電路選用的芯片是STC232，通過串口線與PC機(jī)相連，用于程序的下載。顯示電路顯示電路選用LCD1602液晶顯示器，它是一種體積小且微功耗的點陣型液晶模塊，常被用在袖珍式儀表應(yīng)用系統(tǒng)中。液晶顯示器外接上拉電阻與單片機(jī)的P0口連接以輸出數(shù)據(jù)。報警電路選用三極管與限流電阻、發(fā)光二極管和蜂鳴器組成的聲光報警電路，當(dāng)所測溫度超過所設(shè)置的最高上限或最低下限時，報警電路開始啟動蜂鳴器發(fā)出聲音、發(fā)光二極管閃爍。
溫度照度記錄儀的軟件設(shè)計及仿真實驗：軟件設(shè)計，軟件設(shè)計采用模塊化的方法，主要有主程序、按鍵處理、測溫轉(zhuǎn)換、LCD顯示及分析報警程序構(gòu)成，軟件流程圖如圖3所示。仿真實驗，采用Proteus對電路進(jìn)行仿真。本設(shè)計的程序設(shè)定上限溫度為50℃，下限溫度位0℃。當(dāng)溫度產(chǎn)出所設(shè)置的上、下限時，將發(fā)出聲光報警，此時蜂鳴器發(fā)出報警聲音，并配有黃色和紅色的LED發(fā)光二極管分別對應(yīng)超出上限和下限溫度。
溫度照度記錄儀使用AltiumDesigner進(jìn)行硬件的設(shè)計并在PC機(jī)端采用KEILC51與Proteus相結(jié)合進(jìn)行程序的編輯、調(diào)試，通過串口實現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的通信，效果良好。成品顯示四點測溫值。
