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(dòng)物生理參數(shù)采集的現(xiàn)況,提高寵物的治愈率,減輕獸醫(yī)的工作強(qiáng)度,在現(xiàn)有水平基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討測溫裝置。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)體溫?cái)?shù)據(jù)的采集、處理、實(shí)時(shí)顯示以及對(duì)體溫超標(biāo)時(shí)的報(bào)警處理。利用它可以對(duì)動(dòng)物病患的體溫變化情況進(jìn)行監(jiān)測而無需與病患經(jīng)常接觸。 </p>&

2、lt;p>　　[關(guān)鍵詞]動(dòng)物 溫度 傳感器 單片機(jī) </p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)指標(biāo) </b></p><p>　　本系統(tǒng)采用了高精度傳感器AD22100。要準(zhǔn)確測量動(dòng)物病患體溫,首先應(yīng)全面了解動(dòng)物的正常體溫。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道.美國科學(xué)家用口腔電子體溫計(jì)對(duì)幾十種動(dòng)物測試得到了一系列數(shù)據(jù),可將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于上位機(jī)之中?？紤]到整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的成本,A/D轉(zhuǎn)換采

3、用價(jià)廉的8位芯片.設(shè)計(jì)時(shí)量程范圍確定為36.00-41.10℃。將36.0 ℃時(shí).輸入到A/D芯片的電壓處理.調(diào)整為0V.溫度41.10℃時(shí).輸入到A/D芯片的電壓處理、調(diào)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(bào)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(shù)字量的轉(zhuǎn)換以及數(shù)字量的顯示,筆者對(duì)兩種比較理想的方案進(jìn)行討論。 </p><p>　　1.硬件實(shí)現(xiàn):在溫度傳感器AD22100將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后,通過A/D轉(zhuǎn)換器將電壓模擬量轉(zhuǎn)化成八位二進(jìn)制精度的數(shù)字信號(hào),再把該八位二進(jìn)制精度的數(shù)字通過譯碼轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù),并最終用數(shù)碼管顯示。 </p><p>　　2.

5、基于單片機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn):在溫度傳感器AD22100將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后,通過A/D轉(zhuǎn)換器將電壓模擬量轉(zhuǎn)化成八位二進(jìn)制精度的數(shù)字信號(hào),改用51單片機(jī),通過編寫程序,按照一定的算法來將八位二進(jìn)制精度的數(shù)字轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù),并通過數(shù)碼管顯示出來。 </p><p>　　實(shí)踐表明:A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化出來的是八位二進(jìn)制精度的數(shù)字,這個(gè)二進(jìn)制數(shù)的大小并不代表真實(shí)的溫度,需要一種算法來實(shí)現(xiàn)而不是單純的譯碼就可以實(shí)現(xiàn)的。而單片機(jī)

6、軟件實(shí)現(xiàn)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(jī)程序?qū)⒃摪宋欢M(jìn)制精度的數(shù)字轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)字,再利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示器顯示,可以從顯示器上精確的讀出溫度的數(shù)值。 </p><p><b>　　三、硬件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　1.傳感器、放大模塊。測量溫度的時(shí)候,我們選用具有信號(hào)調(diào)

7、理的電壓輸出溫度傳感器AD22100。其有以下特點(diǎn):工作溫度范圍為—50~150度;溫度系數(shù)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(hù);高電壓、低阻抗輸出。 </p><p>　　溫度傳感器AD22100將溫度信號(hào)通過溫敏電阻R的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),從運(yùn)放輸出端輸出電壓,對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)傳輸函數(shù)為: </p><p>　　當(dāng)圖中電源電壓

8、為+5V,—50~150度對(duì)應(yīng)的輸出電壓為0.25~4.75V。溫度與輸出電壓呈線性關(guān)系,當(dāng)溫度變化有變化,則會(huì)對(duì)應(yīng)有一個(gè)電壓輸出,通過溫度傳感器AD22100將溫度轉(zhuǎn)化成電壓。 </p><p>　　2.A/D轉(zhuǎn)換模塊。運(yùn)用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809將模擬量的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成八位二進(jìn)制精度的數(shù)字量ADC0809芯片介紹可參看有關(guān)文獻(xiàn)。 </p><p>　　3.單片機(jī)的顯示數(shù)碼轉(zhuǎn)換模塊 &

9、lt;/p><p>　　(1)原理與算法。在很多運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行測量的系統(tǒng)中,通過傳感器或A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)只是測量數(shù)據(jù),并非顯示數(shù)據(jù),將這些測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的顯示數(shù)據(jù),才能通過查表的方式正確顯示直觀數(shù)據(jù)。8位二進(jìn)制有0-255共256 個(gè)值,但是電壓值卻只有0-5V,8位二進(jìn)制的0 和電壓的0V 對(duì)應(yīng),而8 位二進(jìn)制的255 和電壓值的5V 對(duì)應(yīng),把0-255 分成5 分,即255/5=51,,1/51=0.0

10、196V,即一個(gè)8 位二進(jìn)制值所代表的電壓值近似為0.0196 伏。再按照這個(gè)關(guān)系去除以51,得到十位電壓值;再將余數(shù)與26 比較,小于26 直接乘以10 再除以51,所得商就是個(gè)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(gè)位電壓值;將第二次除以51 所得余數(shù),按第二次除以51 的方法進(jìn)行計(jì)算,所得結(jié)果為十分位電壓值。(2)單片機(jī)與LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口電路。具體電路可查閱相關(guān)文獻(xiàn)。由于動(dòng)態(tài)顯

11、示情況下,CPU 要定時(shí)掃描刷新顯示,數(shù)碼管的信號(hào)在不停的通斷變化,為了保證顯示效果,一般會(huì)在數(shù)據(jù)端口接一個(gè)緩沖驅(qū)動(dòng)芯片(如74HC244、74LS244 等),而</p><p>　　4.超溫異常報(bào)警模塊。利用AD22100傳感器取得電壓模擬量后,根據(jù)其傳輸函數(shù)公式 </p><p>　　可算得當(dāng)溫度TA達(dá)到36.5時(shí),電壓模擬量V0的值為2.196V。所以,在V0后面加一個(gè)比較器

12、,當(dāng)V0大于恒壓源設(shè)定值時(shí),就會(huì)在比較器輸出端輸出一報(bào)警信號(hào),從而引發(fā)報(bào)警裝置。 </p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　1.顯示程序的實(shí)現(xiàn)。在程序設(shè)計(jì)時(shí)一般將具體的顯示部分單獨(dú)分出來組成一個(gè)顯示子程序,這樣編程方便、思路清晰,也便于檢查。顯示時(shí),從主程序調(diào)用顯示子程序,根據(jù)顯示數(shù)據(jù)通過查表程序讀取顯示代碼,將顯示代碼從P0 口傳給

13、數(shù)碼管,同時(shí)P2 選中1 個(gè)數(shù)碼管,每個(gè)數(shù)碼管亮1MS,顯示完接著顯示第二位數(shù)據(jù),當(dāng)所有數(shù)碼管第一輪全部顯示完后返回主程序。 </p><p>　　2.程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者可按個(gè)人習(xí)慣及擅長具體設(shè)計(jì)。 </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(bào)警溫度值,理論上只適用于平均溫度接近的一類動(dòng)物

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