动物温度检测仪设计特点探析论文
动物温度检测仪设计特点探析论文 [摘要]为改变动物生理参数采集的现况，提高宠物的治愈率，减轻兽医的工作 强度，在现有水平基础上进一步探讨测温装置。该系统实现了对体温数据的采集、 处理、实时显示以及对体温超标时的报警处理。利用它可以对动物病患的体温变 化情况进行监测而无需与病患经常接触。[关键词]动物温度传感器单片机 一、设计指标 本系统采用了高精度传感器AD22100。要准确测量动物病患体温，首先应 全面了解动物的正常体温。据有关资料报道.美国科学家用口腔电子体温计对几 十种动物测试得到了一系列数据，可将这些数据存储于上位机之中。考虑到整个 监控系统的成本，A/D转换采用价廉的8位芯片.设计时量程范围确定为 36.00-41.10℃。将36.0℃时.输入到A/D芯片的电压处理.调整为0V.温度41.10℃时. 输入到A/D芯片的电压处理、调整为5V。温度每升高0.02℃，.电压升高 5V/255=0.0196V.保证系统分辨力为0.02c.0.02℃×255―5.10℃.温度上下限为 36.0℃-41.10℃。报警温度为36.5℃。
二、方案比较与选择 本课题的核心问题在于模拟量到数字量的转换以及数字量的显示，笔者对 两种比较理想的方案进行讨论。
1.硬件实现：在温度传感器AD22100将温度信号转换成电压信号后，通过 A/D转换器将电压模拟量转化成八位二进制精度的数字信号，再把该八位二进制 精度的数字通过译码转化成十进制数，并最终用数码管显示。
2.基于单片机的软件实现：在温度传感器AD22100将温度信号转换成电压 信号后，通过A/D转换器将电压模拟量转化成八位二进制精度的数字信号，改用 51单片机，通过编写程序，按照一定的算法来将八位二进制精度的数字转化成十 进制数，并通过数码管显示出来。
实践表明：A/D转化器转化出来的是八位二进制精度的数字，这个二进制 数的大小并不代表真实的温度，需要一种算法来实现而不是单纯的译码就可以实 现的。而单片机软件实现分辨率高，高可靠性且具有一定的智能功能。所以综合考虑，确立方案：用单片机程序将该八位二进制精度的数字转化 成十进制数字，再利用单片机驱动显示器显示，可以从显示器上精确的读出温度 的数值。
三、硬件设计 1.传感器、放大模块。测量温度的时候，我们选用具有信号调理的电压输 出温度传感器AD22100。其有以下特点：工作温度范围为―50~150度；
温度系数 22.5mV/℃；
输出电压正比于温度与V+的乘积；
线性优于满量程的±1%。；
反向 电压保护；
高电压、低阻抗输出。
温度传感器AD22100将温度信号通过温敏电阻R的变化转换成电压信号， 从运放输出端输出电压，对应的电压信号传输函数为：
当图中电源电压为+5V，―50~150度对应的输出电压为0.25~4.75V。温度 与输出电压呈线性关系，当温度变化有变化，则会对应有一个电压输出，通过温 度传感器AD22100将温度转化成电压。
2.A/D转换模块。运用A/D转换器ADC0809将模拟量的电压信号转化成八 位二进制精度的数字量ADC0809芯片介绍可参看有关文献。
3.单片机的显示数码转换模块 (1)原理与算法。在很多运用单片机进行测量的系统中，通过传感器或A/D 转换后的数据只是测量数据，并非显示数据，将这些测量数据转换为二进制的显 示数据，才能通过查表的方式正确显示直观数据。8位二进制有0-255共256个值， 但是电压值却只有0-5V，8位二进制的0和电压的0V对应，而8位二进制的255和 电压值的5V对应，把0-255分成5分，即255/5=51，，1/51=0.0196V，即一个8位 二进制值所代表的电压值近似为0.0196伏。再按照这个关系去除以51，得到十位 电压值；
再将余数与26比较，小于26直接乘以10再除以51，所得商就是个位电压 值；
如大于26则先减去26，再乘以10，然后除以51，所得商再加上5，即得个位 电压值；
将第二次除以51所得余数，按第二次除以51的方法进行计算，所得结果 为十分位电压值。(2)单片机与LED数码管动态显示接口电路。具体电路可查阅相 关文献。由于动态显示情况下，CPU要定时扫描刷新显示，数码管的信号在不停 的通断变化，为了保证显示效果，一般会在数据端口接一个缓冲驱动芯片(如 74HC244、74LS244等)，而在位选通端接一个PNP三极管作驱动(如9012、8550等)。
4.超温异常报警模块。利用AD22100传感器取得电压模拟量后，根据其传 输函数公式可算得当温度TA达到36.5时，电压模拟量V0的值为2.196V。所以， 在V0后面加一个比较器，当V0大于恒压源设定值时，就会在比较器输出端输出 一报警信号，从而引发报警装置。
四、软件设计 2.程序设计。设计者可按个人习惯及擅长具体设计。
五、问题及展望 此类温度检测器只能有一种报警温度值，理论上只适用于平均温度接近的 一类动物的检测，存在局限性，可在此问题上进行深入的研究，制造出集成的有 各种温度设定值得模块，设计更加通用型的温度检测仪。