电子体温计的设计论文

目录一、摘要………………………………………………………………………………1二、任务要求......................................................3三、设计思路......................................................3四、系统设计......................................................3五、方案设计与论证................................................4六、系统框图......................................................4七、硬件电路设计..................................................57.1传感器电路..................................................57.2单片机电路..................................................67.3LCD1602显示屏电路...........................................67.4电源模块....................................................7八、测温电路的设计...............................................98.1温度传感器的介绍............................................98.1.1热敏电阻的类型及特性...................................98.1.2线性化处理.............................................98.1.3NTC热敏电阻用于温度测量和控制简介....................108.2热敏电阻温度测量计算.......................................118.3放大电路部分...............................................128.4恒流源电路.................................................12九、PCB电路板的制作..............................................13十、系统调试与测量..............................................1310.1系统调试..................................................1310.2误差分析..................................................14十一、设计总结...................................................14十二、参考文献...................................................141电子体温计的设计一、摘要体温计是人们生活中的必不可少的用品。在现代化的工业生产中，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域，已经成为一种有力的工具，本文介绍一种基于单片机控制的电子温度计。本设计采用电子体温计系统的硬件设计，采用一种新型的可编程温度传感（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，性能稳定。传感器DS18B20接触人体，感应温度后，模数转化后的电信号送入STC89C52单片机，并将其送入LCD1602数码管显示。它能快速准确地测量人体体温，与传统的水银玻璃体温计相比，具有读数方便，测量时间短，测量精度高，能记忆并有蜂鸣提示的优点。并且超过预定的温度，回有报警提示。尤其是电子体温计不含水银，对人体及周围环境无害，特别适合于家庭，医院等场合使用。【关键词】电子体温计DS18B20传感器STC89C52单片机LCD1602显示屏2TheDesignOfTheElectronicThermometerElectronicAndInformationEngineering【Abstract】Thethermometerisessentialnecessitiesinpeople'slives.Inmodernindustrialproduction,single-chiptechnologyhasspreadtothewaywelive,work,researchinvariousfields,hasbecomeapowerfultool,thispaperdescribesamicrocontroller-basedcontrolofelectronicthermometers.Thisdesignusesthehardwaredesignoftheelectronicthermometersystem,anewtypeofprogrammabletemperaturesensor(DS18B20),dataacquisitionandprocessingdoesnotrequirecomplicatedsignalconditioningcircuitryandtheA/Dconversioncircuitwithamicrocontroller,easytoachieveaccuracyhighandstableperformance.SensorDS18B20contactwiththehumanbody,thesensortemperature,theelectricalsignalsintotheanalog-to-digitalconversionSTC89C52microcontrollerandintotheLCD1602digitaldisplay.Itcanquicklyandaccuratelymeasurethebodytemperature,comparedwithtraditionalmercuryglassthermometer,withtheeasyreading,shortmeasurementtime,highmeasurementaccuracy,memoryandBeeperadvantages.Andexceedsapredeterminedtemperature,backtothealarm.Electronicthermometermercury-free,onthehumanbodyandambientsound,especiallysuitableforfamilies,hospitalsandotheroccasions.【Keywords】DigitalThermometerDS18B20SensorSTC89C52MicrocontrollerLCD1602Display3二、任务要求该系统的用于体温检测，能准确快速地测量人体体温，并且需要实时的显示当前的温度。与传统的水银玻璃体温计相比，电子体温计具有方便的读数，高精度的测量，测量时间比较短，能记忆并有与其它体温计不同的蜂鸣提示的优点。测温范围35°C~42°C，误差在±0.2°C以内，当温度超过38°C时，可以报警，采用LED数码管直读显示。并且能够实时的宽范围的温度检测，能清楚的显示与读出数据。三、设计思路本研究旨在设计一个电子体温计，主要控制器采用单片机STC89C52，传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20智能型传感器。该传感器检查的温度是35°C~42°C之间，检查的分辨率为±0.2°C。当温度出现不同寻常的时候，不在设置范围内时，可以报警，且是通过蜂鸣器。研究工作总体包括以下多个方面：了解电子体温计的工作原理，典型结构，发展历史及国内外的研究和发展的现状；研究电子体温计的两个最主要的核心模块：DS18B20传感器控制和STC89C52单片机主控制器。四、系统设计为满足系统的三个需求：（1）实时的温度检测。（2）数据能清楚的显示与读出。（3）温度变化的曲线能够实时的描绘出来。整个电子体温计系统应该设计必须含有以下几个模块：a.温度采集模块。b.显示模块。c.串口通信接口。d.核心系统模块。4五、方案设计与论证方案一：本电路设计的电子温度计，如图1.1，热敏电阻器件在测温电路中的感温效应。随被测温变化，采集的电压或电流，进行模数转换后，再用单片机进行加工处理采样的数据，就可以通过显示电路显示出来。但是热敏电阻测量体温有许多问题，存在测量时间较长等问题。图1.1基于热敏电阻的电子体温计系统框图方案二：红外体温计是非接触式的，算是高端的技术，最近几年才发展起来的。主要是靠红外传感器感应接收人体辐射的红外线，通过模数转换后，用单片机处理采样的数据，显示电路就可以显示出来数据。但是这个方案制作成本费用高，耗时比较长，主要是体现在硬件电路与软件程序复杂。根据以上需求分析，本次设计采用方案三来设计电子体温计。六、系统框图图1.2电子体温计系统框图串口通信接口5V稳压电路时钟振荡主控制器LED显示温度传感器5七、硬件电路设计7.1传感器电路7.11数字温度传感器DS18B20介绍DS18B20的性能和特点如以下几点，都是很好的优点：其一是多个DS18B20可以并联在唯一一个单独的三线上，并且能够实现多点组网功能；其二是独特单独的单线接口仅仅需要一个端口引脚就可以进行通信；其三是用户可以自己定义的非易失性温度报警的设置；不需要外部的外围器件；其余的是可以通过数据线供电，电压范围为是在3.0~5.5V；当待机的时候，功耗为零；温度以9~12位的数字两读出；负电压特性，当电源极性接反的时候，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警DS18B20的主要特性：（1）适应更加宽广的电压范围，电压范围：3.0～5.5V，并且采用数据线供电，与此同时也可以采用寄生电源方式；（2）DS18B20还具有的很多强大的功能，其中一项就是支持多点的组网功能，在唯一单独的三线上，就可以让多个DS18B20功能并联，实现组网多点测量体温；（3）具有很独特的单线接口方式，需要一条口线即可让DS18B20在与微处理器连接，并且能够实现微处理器与DS18B20的双向通讯；（4）不需要用其他的任何外围的元器件DS18B20就可以使用，一只三极管的集成电路包含了全部传感元件及转换电路；（5）温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃的时侯精度是±0.5℃左右；（6）有9～12位的分辨率是可以用来编写程序的，对应的可分辨温度依次分别为0.0625℃、0.125℃、0.25℃和0.5℃，测量温度可实现精度高；（7）温度转换为数字，且条件是在9位分辨率时，最多花费93.75ms，而在12位分辨率时，把温度值转换为数字，速度更快，最多在750ms内；（8）测量结果可以输出直接明确的数字的温度信号，通过串行，CPU接受一线总线，同时可以传送CRC校验码，拥有极强的抗干扰纠错能力；（9）负压特性：当接反电源极性的时候，芯片不会发热，因而更加不会被烧毁，但之后不能正常工作。67.2单片机电路STC89C52是一种CMOS8位微小型控制器，其性能高、功耗低，并且具有可编程Flash存储器，数据容量是8K。在单芯片上，STC89C52为众多嵌入式控制系统应用提供有效、灵活的解决方案主要其原因就是拥有可编程Flash和灵活的8位CPU。具有以下标准功能：512bitRAM，8kbitFlash，32位I/O口线，看门狗