基于单片机的存储式温度测量仪的研究

　　我们应用单片机研制了一种存储式温度测量仪,用2节5号电池,能够使用1~2个月,可以记录50万个测量数据。

　　1　仪器技术性能

　　记录时间间隔: 1s、2s、5s、10s、30s、1min、2min、5min、10min、30min

　　记录温度数据: 50万个温度测量值(包括测量数据的时间)

　　温度测量范围: -10℃~+70℃;分辨率: 0.1℃通讯方式:RS-232

　　2　仪器的组成

　　2.1　硬件结构

　　2.1.1　存储式温度测量仪的硬件原理框图

　　存储式温度测量仪的硬件原理框图如图1所示。

　　2.1.2　温度测量处理电路

　　图2中,Rt是热敏电阻温度传感器,型号为MF5E(R25℃=10kΩ),精度为0.1%,可以直接进行互换。热敏电阻的灵敏度高,电阻值大,导线长度和接触点电阻对测量影响可以忽略不计。E为高精度稳压电源,R1为热敏电阻的三点式线性校正电阻。经计算,在-10℃~+70℃的温度测量范围内,校正电阻R=7.282kΩ,当电压为5V时

　　由于测量的对象是温度,是变化比较缓慢的量,因此采用测频法实现A/D转换。热敏电阻的取样电压加到LM331 V/F转换电路,把温度测量的电压值通过LM331转换成频率信号输入单片机,利用单片机的T0口,用频率测量的方法完成数据的采集。输入单片机的频率为4418Hz~969Hz,平均为43Hz/℃。

　　2.1.3　单片机和存储器

　　在本例中,单片机采用AT89C52,有8KB程序存储器;数据存储器采用Flash AT29C040A,容量为512KB。单电源5V,低功耗,与CMOS和TTL电平兼容,具有数据保存功能。由于512KB需要19位地址线,利用P1.0~P1.2,作为存储器的区段地址,单片机的A8~A15为存储器的段内扇区地址,A0~A7为扇区内字节地址,完成512KB的地址译码工作。AT29C040A与AT89C52的应用如图3所示。

　　2.1.4　时钟电路

　　温度数据记录过程中需要同时记录测量的时间,本例采用DS1302时钟芯片电路。输出年、月、日和时、分、秒, 2.5~5.5V工作电压,低功耗,非常适合电池供电的场合;它以串行接口方式工作,与单片机连线少。它与AT89C52的接口电路如图4所示。

　　2.1.5　键盘与显示设计

　　在本例中,键盘主要用于时间和测量时间间隔的设置,由P1.3~P1.6口与软件配合,设计成组合键盘(图5)。

　　P1.6=0、P1.3=0,进行日期设置; P1.6=0、P1.4=0,进行时间设置;P1.6=0、P1.5=0,进行时间间隔的设置;P1.6=1、P1.3=0、P1.4=0,并持续5s以上,开始测量;

　　P1.6=1、P1.3=0、P1.5=0,并持续5s以上,停止测量,向PC机传送数据;

　　2位液晶数字显示,用于日期、时间和时间间隔的设置显示。