100-3000
180-3500 1-10
5-20
5-20 非 快
中
快 适合 高
温度传感器是温度测量系统中较为重要的部分。温度传感器正从原有的的模拟化、集成化朝着数字化、智能化方向跨越式发展[2]。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温控量,适配各种微控制器,并且可通过软件来实现测试功能即智能化取决于软件的开发水平。智能温度传感器包括了数字温度传感器和石英温度传感器。数字温度传感器被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温控系统中。例如:用于热化疗仪中对药液的温度进行测量,能获得较好的测温效果;可用于温室大棚的温度检测,当温度过高就产生报警信号;在轮胎生产中进行的温度检测等。单片机因其有功能强、体积小、可靠性高、开发周期短等的优点,而在自动化和各个测控领域中得到广泛的应用。因为单片机和传感技术的快速发展,使得温度的自动测控系统得到了长足的发展,并逐步取代了传统的温控系统。本设计选用的是数字式温度传感器DS18B20,它仅使用一根信号线,既可供电又能传输数据,而且数据传输是双向的,单总线具有“线与”功能,连接方便,便于扩展[3]。连接电路简单,价格便宜但是不适用于测量高温气体等。
1. 设计方案论证
1.1 设计要求
本设计主要针对低功耗温度计进行研究设计。设计主要的功能是:温度信号经传感器送到单片机处理并通过显示器进行显示。温度在-10℃-100℃内上下限可调,并能正确显示,若不在此范围内时发出声光报警。日历时钟通过显示器显示,并能进行每一位的修改。
1.2 设计方案选择
方案一
方案一是基于pt500的单片机测温,方案一框图如图1所示。
图1 方案一框图
该方案基于AT89C51单片机,结合铂电阻pt500作为测温元件。51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机,在市场上较为普遍。用51单片机进行功能扩展,外围连接较多。在本设计中要求有温度采集,而51单片机没有自带的A/D转换,需外接A/D转换芯片,使得整体功耗变大,且电路设计复杂。热敏电阻作为测温传感器:灵敏度高、热惯性小、适合动态测量;缺点是:阻值与温
度成非线性,元件的稳定性与互换性较差等。显示部分选用LCD液晶显示屏,功耗较低,显示清晰,稳定可靠,但是价格较高。
方案二
方案二是基于热电偶和MSP430单片机,方案二框图如图2所示。
该方案选用MSP430单片机作为主控制器,热电偶作为温度传感器。MSP430单片机功耗低,内部资源丰富,有A/D转换模块,简化了设计电路。热电偶的测温范围大,适合极端温度情况。缺点是需要冷端补偿使得电路设计复杂。数码管显示亮度高、体积小、重量轻,但其显示信息简单、有限,功耗较高。
图2 方案二框图
方案三
方案三是基于MSP430单片机和DS18B20温度传感器的,方案三框图如图3所示。
图3 方案三框图
该方案选用MSP430单片机作为主控制芯片结合数字温度传感器DS18B20和LCD液晶显示屏。DS18B20通过单总线与单片机连接,结构简单,价格便宜但是不适用于测高温气体等。本设计不是针对极端温度情况的温度计,所以DS18B20符合设计要求。
综合以上三个方案,分析比较了各电路的复杂程度、稳定性、功耗高低等几个方面,选择方案三作为本设计的总体方案。
2. 元器件的介绍
2.1 MSP430F单片机的介绍 MSP430F413单片机低功耗温度计的设计+源代码+电路图(3):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_727.html