獸醫助手——溫度檢測儀

作者：吳小帆 許志華 吳玉翠

[摘要]為改變動(dòng)物生理參數采集的現況，提高寵物的治愈率，減輕獸醫的工作強度，在現有水平基礎上進(jìn)一步探討測溫裝置。該系統實(shí)現了對體溫數據的采集、處理、實(shí)時(shí)顯示以及對體溫超標時(shí)的報警處理。利用它可以對動(dòng)物病患的體溫變化情況進(jìn)行監測而無(wú)需與病患經(jīng)常接觸。 [關(guān)鍵詞]動(dòng)物 溫度 傳感器 單片機 一、設計指標 本系統采用了高精度傳感器AD22100。要準確測量動(dòng)物病患體溫，首先應全面了解動(dòng)物的正常體溫。據有關(guān)資料報道.美國科學(xué)家用口腔電子體溫計對幾十種動(dòng)物測試得到了一系列數據，可將這些數據存儲于上位機之中?？紤]到整個(gè)監控系統的成本，A/D轉換采用價(jià)廉的8位芯片.設計時(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.調整為0V.溫度41.10℃時(shí).輸入到A/D芯片的電壓處理、調整為5V。溫度每升高0.02℃，.電壓升高5V/255=0.0196V.保證系統分辨力為0.02c.0.02℃×255—5.10℃.溫度上下限為36.0℃ -41.10℃。報警溫度為36.5℃。 二、方案比較與選擇 本課題的核心問(wèn)題在于模擬量到數字量的轉換以及數字量的顯示，筆者對兩種比較理想的方案進(jìn)行討論。 1.硬件實(shí)現:在溫度傳感器AD22100將溫度信號轉換成電壓信號后，通過(guò)A/D轉換器將電壓模擬量轉化成八位二進(jìn)制精度的數字信號，再把該八位二進(jìn)制精度的數字通過(guò)譯碼轉化成十進(jìn)制數，并最終用數碼管顯示。 2.基于單片機的軟件實(shí)現:在溫度傳感器AD22100將溫度信號轉換成電壓信號后，通過(guò)A/D轉換器將電壓模擬量轉化成八位二進(jìn)制精度的數字信號，改用51單片機，通過(guò)編寫(xiě)程序，按照一定的算法來(lái)將八位二進(jìn)制精度的數字轉化成十進(jìn)制數，并通過(guò)數碼管顯示出來(lái)。 實(shí)踐表明:A/D轉化器轉化出來(lái)的是八位二進(jìn)制精度的數字，這個(gè)二進(jìn)制數的大小并不代表真實(shí)的溫度，需要一種算法來(lái)實(shí)現而不是單純的譯碼就可以實(shí)現的。而單片機軟件實(shí)現分辨率高，高可靠性且具有一定的智能功能。 所以綜合考慮，確立方案:用單片機程序將該八位二進(jìn)制精度的數字轉化成十進(jìn)制數字，再利用單片機驅動(dòng)顯示器顯示，可以從顯示器上精確的讀出溫度的數值。 三、硬件設計 1.傳感器、放大模塊。測量溫度的時(shí)候，我們選用具有信號調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22.5mV/℃;輸出電壓正比于溫度與V+的乘積;線(xiàn)性?xún)?yōu)于滿(mǎn)量程的±1%。;反向電壓保護;高電壓、低阻抗輸出。 溫度傳感器AD22100將溫度信號通過(guò)溫敏電阻R的變化轉換成電壓信號，從運放輸出端輸出電壓，對應的電壓信號傳輸函數為:

當圖中電源電壓為+5V，—50~150度對應的輸出電壓為0.25~4.75V。溫度與輸出電壓呈線(xiàn)性關(guān)系，當溫度變化有變化，則會(huì )對應有一個(gè)電壓輸出，通過(guò)溫度傳感器AD22100將溫度轉化成電壓。

可算得當溫度TA達到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，當V0大于恒壓源設定值時(shí)，就會(huì )在比較器輸出端輸出一報警信號，從而引發(fā)報警裝置。 四、軟件設計 1.顯示程序的實(shí)現。在程序設計時(shí)一般將具體的顯示部分單獨分出來(lái)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)，從主程序調用顯示子程序，根據顯示數據通過(guò)查表程序讀取顯示代碼，將顯示代碼從P0 口傳給數碼管，同時(shí)P2 選中1 個(gè)數碼管，每個(gè)數碼管亮1MS，顯示完接著(zhù)顯示第二位數據，當所有數碼管第一輪全部顯示完后返回主程序。 2.程序設計。設計者可按個(gè)人習慣及擅長(cháng)具體設計。 五、問(wèn)題及展望 此類(lèi)溫度檢測器只能有一種報警溫度值，理論上只適用于平均溫度接近的一類(lèi)動(dòng)物的檢測，存在局限性，可在此問(wèn)題上進(jìn)行深入的研究，制造出集成的有各種溫度設定值得模塊，設計更加通用型的溫度檢測儀。