单片机新生儿监护器.doc

单片机新生儿监护器设计与实现摘 要 此次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的新生儿监护器， 本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与温度传感器，数码管，蜂鸣器，发光二极管等构成硬件操作，再利用C语言编程，来控制新生儿监护器的功能实现它的功能是通过多点测温，实时监控婴儿的体温和环境温度，通过蜂鸣器的发声和数码管显示婴儿体温及当前所处环境温度变化，以发光二极管的发光来模拟制冷和制热，从而调节婴儿体温和当前所处环境温度，以切实掌握婴儿的身体状况和给婴儿提供一个舒适的睡眠环境关键字：AT89C51单片机 动态显示 多点测温 模拟控温 目 录第一章 绪论 ………………………………………………………………………………11.1 单片机新生儿监护器的背景意义 ………………………………………………………………1第二章 整体设计方案 ……………………………………………………………………22.1 单片机的选择 ………………………………………………………………………22.2 单片机的基本结构 …………………………………………………………………42.3 单片机的存储器配置 ………………………………………………………………6第三章 硬件设计 …………………………………………………………………………83.1 最小系统的设计 ……………………………………………………………………83.2 数码管显示电路 ……………………………………………………………………83.3 温度控制电路 ………………………………………………………………………9第四章 软件设计 …………………………………………………………………………114.1 新生儿监护器系统软件设计的流程图 ……………………………………………………114.2 主程序 ………………………………………………………………………………12第五章 系统的仿真………………………………………………………………………185.1 protenus软件的介绍及使用 ………………………………………………………185.2 新生儿监护器protenus软件的仿真 ……………………………………………………22第六章 调试功能说明……………………………………………………………………236.1 系统的调试 …………………………………………………………………………236.2 软件调试问题及解决 ………………………………………………………………236.3 焊接的问题及解决 …………………………………………………………………246.4 单片机的通信 ………………………………………………………………………25结论 …………………………………………………………………………………………27工作展望 ………………………………………………………………………………………28参考文献 ……………………………………………………………………………………29致谢……………………………………………………………………………………………30 1.1 单片机新生儿监护器的背景意义人体温度相对恒定是维持人体正常生命活动的重要条件之一。

如体温高于41度或低于25度时，将严重影响各系统(特别是神经系统)的机能活动，甚至危害生命机体的产热和散热，是受神经中枢调节的，很多疾病都可使体温正常调节机能发生障碍而使体温发生变化临床上对婴儿检查体温，观察其变化对诊断疾病或判断某些疾病的预后有重要意义，用户可进行单次体温测量、长期体温动态监护以及静息体温测量本系统采用单片机作为整个控制核心控制系统的四个模块为：显示模块、存储模块、语音模块、温度感应与温度调节模块该系统通过多个温度传感器输入温度信号；利用一个数码管来完成显示功能；用发光二极管来模拟升温与降温来实现温度变化 第二章 整体设计方案2.1 单片机的选择 2.1.1 什么是单片机单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统单片机是将中央处理器，随机存储器只读存储器，定时器芯片和I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳早期的单片机都是8位或4位的其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上而在作为掌上电脑和核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统单片机是靠程序的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师 2.1.2 单片机的应用单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从，机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动，集群移动通信，无线电对讲机等5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途2.1.3 如何选择单片机 ATMEL公司的89C52单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便。

89C52单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力89C52单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化89C52的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机例如当设计仅仅需要一个单片机定时器那么选择89C1051或89C2051即可，而不选择89C52,因为后者的价格较高一些当然若程序和数据区的要求较高那么选择的单片机还要满足程序空间的要求下面我们来比较89C51和89C52： 数据存储器 程序存储器 定时器 中断51系列 128B 4KB 2 552系列 256B 8KB 3 8表2-1-1 51和52的比较在本课题中，我们选用现在较为流行的52系列单片机，即选用ATMEL公司的STC89C522.2 单片机的基本结构2.2.1 单片机的引脚分布及功能MCS-52的引脚说明：MCS-52系列单片机中的8032、8052及8752均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明： 图2-2-1 STC89C52的引脚图Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8052通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8052的初始态8052的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失 图2-2-2复位电路和晶振电路图1、8位微处理器和控制器2、内部含有4KB的程序ROM3、2个16位的计数/定时器4、内部时钟振荡器5、全双工方式的串行接口（UART）种寻址方式6、最高时钟振荡频率可达12MHZ，大部分指令执行时间为1μs，乘、除指令为4μs2.2 信号引脚介绍：1.输入/输出口线2.ALE地址锁存控制信号3.在系统扩展时，ALE用于控制把 口输出的底8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。

此外由于ALE是以十二分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可。