目前，汞或酒精溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)大多用于普通物理實(shí)驗(yàn)中的溫度測量，但汞溫度計(jì)的指示值往往滯后于實(shí)際溫度，讀數(shù)不方便。熱電偶溫度計(jì)由于溫度和電勢差之間的關(guān)系是非線性的，所以溫度的測量并不復(fù)雜，測量時(shí)間長，功能相對單一。 這兩種溫度計(jì)測溫精度不高，手動讀數(shù)誤差大。特別是在固定間隔連續(xù)測溫和兩點(diǎn)同時(shí)測溫的情況下，所得數(shù)據(jù)不僅誤差大，而且不容易操作。 針對這種情況，我們設(shè)計(jì)并制作了多功能溫度檢測記錄儀。 除了實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)測溫外，還可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)等間隔連續(xù)測溫、兩點(diǎn)同時(shí)實(shí)時(shí)測溫、測量數(shù)據(jù)自動存儲、計(jì)算處理簡單等功能。這樣，學(xué)生就可以從繁重的溫度記錄工作中解脫出來，關(guān)注更深入的工作，如實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義，從而進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生在普通物理實(shí)驗(yàn)中綜合專業(yè)技能的培養(yǎng)。 1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)多功能溫度檢測記錄儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由主控模塊、溫度檢測模塊、顯示模塊、存儲模塊、鍵盤控制模塊和報(bào)警模塊組成，如圖1所示 系統(tǒng)工作時(shí)，主控模塊通過液晶屏幕顯示主菜單，然后通過鍵盤選擇相應(yīng)的功能，不會丟失系統(tǒng)的掉電數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便于保存。 1.2硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體硬件電路圖如圖2所示 1.2.1主控模塊電路主控模塊采用AT89S52單片機(jī)作為主控芯片 主控制模塊主要控制和協(xié)調(diào)其他模塊的工作 它可以讀取溫度檢測模塊的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡單的計(jì)算，然后存儲和顯示。或者根據(jù)鍵盤輸入的命令進(jìn)行相應(yīng)的操作，完成各種溫度檢測功能 1.2.2溫度檢測模塊電路(Temperature Detection Module Circuit)溫度檢測模塊采用高性能溫度傳感器18B20為核心，能夠及時(shí)將其環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并存儲在自己的寄存器中 其溫度轉(zhuǎn)換效率可達(dá)0.2s 這完全滿足了普通物理實(shí)驗(yàn)對溫度轉(zhuǎn)化率的要求，其溫度分辨率可以達(dá)到0.01℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通汞或酒精溫度計(jì)的分辨率，完全可以滿足普通物理實(shí)驗(yàn)對溫度檢測的要求。 1.2.3存儲器模塊電路該模塊使用AT24C02作為存儲器芯片 在處理讀取的溫度值之后，主控制模塊以特定格式將其存儲在24C02中，并且可以在查看和使用時(shí)在必要時(shí)調(diào)用存儲的數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)再次開機(jī)后，仍然可以通過調(diào)用24C02中的數(shù)據(jù)來顯示。 實(shí)現(xiàn)了溫度存儲和掉電保護(hù)功能。 1.2.4顯示模塊電路使用液晶顯示器(LCD12864)進(jìn)行信息輸出顯示，由于信息輸出量大，顯示次數(shù)為128次，包括功能菜單顯示和選項(xiàng)調(diào)整界面、溫度存儲和顯示、醉后自動繪圖功能。64點(diǎn)陣漢字圖形液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形，內(nèi)置GB2312簡體中文字庫(16倍；16個(gè)點(diǎn)陣)，128個(gè)字符(8次；16點(diǎn))和64次；256點(diǎn)陣顯示隨機(jī)存儲器(GDRAM)使用12864完全可以滿足設(shè)計(jì)要求 1.2.5鍵盤控制模塊電路(Keyboard Control Module Circuit)考慮到系統(tǒng)體積小，數(shù)據(jù)輸入少，我們制作了自己的小按鍵獨(dú)立鍵盤，操作靈活方便。 主要功能如下:(1) S1:功能設(shè)置鍵；(2) S2:期權(quán)上調(diào)；(3) S3:期權(quán)下調(diào)；(4) S4:確認(rèn)；(5) S5:退出；通過五個(gè)按鍵的不同組合可以實(shí)現(xiàn)不同的溫度檢測模式 1.2.6電源電路使用自己的電池為每個(gè)系統(tǒng)模塊供電。 這樣，可以擴(kuò)大儀器的應(yīng)用范圍，即使沒有外部電源，電池也可以用于供電和正常工作。 1.2.7提示模塊電路使用一個(gè)激活的蜂鳴器來指示人機(jī)操作。 數(shù)據(jù)存儲完成后，蜂鳴器鳴響，表示存儲完成。 當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能 1.3軟件設(shè)計(jì)軟件由keil編譯器用C語言編寫，程序流程如圖3所示。 功能菜單有:單點(diǎn)溫度測量、兩點(diǎn)溫度測量、零點(diǎn)溫度測量設(shè)置和溫差記錄 進(jìn)入每個(gè)功能子菜單，有兩個(gè)設(shè)置，一個(gè)是存儲時(shí)間的設(shè)置，另一個(gè)是存儲間隔時(shí)間的設(shè)置。 設(shè)置后，按& ldquo商店。按鍵可以開始存儲，系統(tǒng)按照時(shí)間順序存儲數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的存儲次數(shù)時(shí)，系統(tǒng)可以按& ldquo視圖和現(xiàn)狀。按鍵，液晶屏顯示存儲的數(shù)據(jù)，并可以繪圖。通過系統(tǒng)的自動繪圖功能。溫度-時(shí)間&現(xiàn)狀。屏幕上會顯示變化圖。 編程采用模塊化設(shè)計(jì)。 它分為主程序和幾個(gè)模塊子程序。 源程序部分如下:2 .安裝調(diào)試2.1電路安裝電路與通用板焊接，LCD12864液晶直接插在電路板上，兩個(gè)溫度傳感器用熱熔膠和熱縮管封裝，可以在液體中進(jìn)行常溫測量。 同時(shí)，使用更長的導(dǎo)線將溫度計(jì)連接到電路板，這便于在實(shí)驗(yàn)過程中將溫度傳感器放入其他儀器中進(jìn)行溫度測量。 2.2功能測試由于溫度傳感器測得的溫度與實(shí)際溫度有一定偏差，我們可以通過將溫度計(jì)放入冰水混合物中來調(diào)節(jié)溫度，使其得到更準(zhǔn)確的溫度值。 通過調(diào)整儲存時(shí)間和儲存時(shí)間間隔，進(jìn)行了多次溫度儲存實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其能否正常儲存。結(jié)果表明，所有功能都能很好地實(shí)現(xiàn)。 測量多組數(shù)據(jù)后，我們將使用本系統(tǒng)的自動制表功能進(jìn)行設(shè)置。溫度-時(shí)間&現(xiàn)狀。的關(guān)系圖標(biāo)以曲線的形式顯示在12864圖形液晶上。 3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:采用傳統(tǒng)酒精溫度計(jì)，采用混合法測量固體比熱。溫度數(shù)據(jù)記錄在下表中:(銅的比熱:0.37 * 10 3J/(kg-Middot)；)) 具有無限快速傳熱的理想水的初始和較終溫度分別為53℃和49.70℃，銅的比熱容為0.42×103j/(kg-middot)；℃) 本設(shè)計(jì)中的多功能溫度監(jiān)測記錄儀是用來進(jìn)行混合法測量固體比熱的實(shí)驗(yàn)，溫度數(shù)據(jù)記錄在下表中:銅的比熱容為0.39×10 ^ 3j/(kg-middot)，是通過繪制理想條件下傳熱速度無限快的水的初始和較終溫度得到的，約為53.4℃和50.3℃。℃) 實(shí)驗(yàn)中，我們分別使用了溫度計(jì)和多功能溫度監(jiān)測記錄儀。 記錄儀較明顯的優(yōu)點(diǎn)之一是它可以在沒有人觀察溫度的情況下自己記錄溫度，并且相對容易實(shí)現(xiàn)溫度的定點(diǎn)和定時(shí)測量。實(shí)驗(yàn)者需要做的是在實(shí)驗(yàn)完成后直接處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而防止實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差因溫度計(jì)的誤讀或精度不足而過大 4.綜上所述，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。它不僅可以實(shí)現(xiàn)簡單的溫度測量，還具有定點(diǎn)和定點(diǎn)溫度測量、存儲、溫差顯示、溫度監(jiān)控、自動繪圖等功能。 本發(fā)明能夠更好地減少物理實(shí)驗(yàn)中多次高精度測量的復(fù)雜步驟以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和操作，方便實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行各種與溫度相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)。

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