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(cè)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(shì)差之間的關(guān)系是非線性的，所以溫度的測(cè)量并不復(fù)雜，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，功能相對(duì)單一。 這兩種溫度計(jì)測(cè)溫精度不高，手動(dòng)讀數(shù)誤差大。特別是在固定間隔連續(xù)測(cè)溫和兩點(diǎn)同時(shí)測(cè)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(duì)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)并制作了多功能溫度檢測(cè)記錄儀。 除了實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)測(cè)溫外，還可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)等間隔連續(xù)測(cè)溫、兩點(diǎn)同時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)溫、測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、計(jì)算處理簡(jiǎn)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(lái)，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(cè)記錄儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由主控模塊、溫度檢測(cè)模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)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(guò)液晶屏幕顯示主菜單，然后通過(guò)鍵盤選擇相應(yīng)的功能，不會(huì)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(cè)模塊的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，然后存儲(chǔ)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(cè)功能 1.2.2溫度檢測(cè)模塊電路(Temperature Detection Module Circuit)溫度檢測(cè)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(hào)，并存儲(chǔ)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(duì)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(duì)溫度檢測(cè)的要求。 1.2.3存儲(chǔ)器模塊電路該模塊使用AT24C02作為存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)的數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)再次開機(jī)后，仍然可以通過(guò)調(diào)用24C02中的數(shù)據(jù)來(lái)顯示。 實(shí)現(xiàn)了溫度存儲(chǔ)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(chǔ)和顯示、醉后自動(dòng)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(jiǎn)體中文字庫(kù)(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(chǔ)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(guò)五個(gè)按鍵的不同組合可以實(shí)現(xiàn)不同的溫度檢測(cè)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(méi)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(lái)指示人機(jī)操作。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完成后，蜂鳴器鳴響，表示存儲(chǔ)完成。 當(dāng)溫度超過(guò)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(yǔ)言編寫，程序流程如圖3所示。 功能菜單有:單點(diǎn)溫度測(cè)量、兩點(diǎn)溫度測(cè)量、零點(diǎn)溫度測(cè)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(chǔ)時(shí)間的設(shè)置，另一個(gè)是存儲(chǔ)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(chǔ)，系統(tǒng)按照時(shí)間順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的存儲(chǔ)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(chǔ)的數(shù)據(jù)，并可以繪圖。通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)繪圖功能。溫度-時(shí)間&現(xiàn)狀。屏幕上會(huì)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(cè)量。 同時(shí)，使用更長(zhǎng)的導(dǎo)線將溫度計(jì)連接到電路板，這便于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將溫度傳感器放入其他儀器中進(jìn)行溫度測(cè)量。 2.2功能測(cè)試由于溫度傳感器測(cè)得的溫度與實(shí)際溫度有一定偏差，我們可以通過(guò)將溫度計(jì)放入冰水混合物中來(lái)調(diào)節(jié)溫度，使其得到更準(zhǔn)確的溫度值。 通過(guò)調(diào)整儲(chǔ)存時(shí)間和儲(chǔ)存時(shí)間間隔，進(jìn)行了多次溫度儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其能否正常儲(chǔ)存。結(jié)果表明，所有功能都能很好地實(shí)現(xiàn)。 測(cè)量多組數(shù)據(jù)后，我們將使用本系統(tǒng)的自動(dòng)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(cè)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(wú)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(cè)記錄儀是用來(lái)進(jìn)行混合法測(cè)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(guò)繪制理想條件下傳熱速度無(wú)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(cè)記錄儀。 記錄儀較明顯的優(yōu)點(diǎn)之一是它可以在沒(méi)有人觀察溫度的情況下自己記錄溫度，并且相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)溫度的定點(diǎn)和定時(shí)測(cè)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(guò)大 4.綜上所述，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。它不僅可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量，還具有定點(diǎn)和定點(diǎn)溫度測(cè)量、存儲(chǔ)、溫差顯示、溫度監(jiān)控、自動(dòng)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(cè)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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