电子体温计设计毕业设计.docx

电子体温计设计目录任务分配 错误!未定义书签第1章绪论 11.1设计背景 11.2系统总体方案设计概述 2第2章方案设计 32.1性能要求 32.2设计思路 3第3章 电子体温计的控制电路的设计（硬件系统的设计） 43.1总体设计思想 43.2传感器电路 43.3单片机电路 63.4 LCD1602显示屏电路 93.5电源模块 11第4章 软件控制程序的设计 134.1 DS18b20 的读操作 134.2 DS18b20的温度数据处理 144.3 1602显示部分 15第5章 系统调试与测量 175.1系统调试 175.2测量数据 175.3误差分析 18课程设计心得 19附录1 20附录2 1参考文献 7第1章绪论1.1设计背景由于水银体温计精度很高、使用方便、并且易于携带，因而很多 人喜欢采用水银体温计再加上体温计测温方法及其结构都已完全成 熟，并没太多的改进余地，人们对水银体温计的研究热情逐渐渐低， 到现在水银体温计几乎已经没有什么发展的余地再加上由于测量体 温用水银体温计很不方便，如果打破摔坏体温计，水银的污染也很严 重等，为了准确测量人体的局部温度，促使人们不得不开发了多种多 样的测温方式和测温器件设备。

现在其它不同种类的电子仪器测量体温也日益普及，已有许多医 院采用了电子体温计来测量体温这一事实至少说明了，电子测温仪 器的性能与水银温度计的性能已经很接近了因此，鉴于传统的水银 体温计多种因素，诸如汞的污染及其携带不方便易破碎，尤其是测量 时间过长等缺点，本课题为解决此问题设计出一种数字式电子体温 计它在稳定性及响应时间上比传统的水银体温计有着显著的优势， 精度要求也能和传统的水银体温计相媲美单片机智能化仪表在测量仪表的方面，有着很大的发展趋势它 给日常生活带来多方面的进步，其中数字温度计就是一个典型的例 子，家庭、医院等随处可见，为了能更加满足人们的需要，数字体温 计正在不断的进行更新换代现在所使用的温度计还有很多是水银、酒精或煤油温度计的分 辨力都是为1〜0.1°C这些普通水银温度计的刻度间隔通常都很密 集，读数比较困难，分辨的不准确，而且他们有着比较大的热容量， 需要很长时间达到热平衡，因此温度数值很难读准，使用非常不方便 本设计所介绍的电子体温计，主要用于家庭等普通环境与传统的水 银温度计相比，电子体温计易于读数，广泛的测温范围，测温精度比 较高等优点，其输出温度采用数字显示现在温度计发展非常迅速，从最原始的玻璃管温度计发展到了现 在的热电偶温度计、热电阻温度计、集成的半导体数字温度计等。

在 电子式温度计中，最重要组成部分就是传感器温度计的测量范围、 精度、控制范围和用途取决于传感器的精度、灵敏度等等现在的温 度传感器被广泛的应用，目前已经研制出各种各样的新型温度传感 器，从而现在温度监控系统的功能日趋强大1.2系统总体方案设计概述该系统用于体温检测，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第2章方案设计2・1性能要求测温范围32°C〜43°C，误差在±0.2°C以内，当温度超过37.5°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2.2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32°C ~43°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。

第3章电子体温计的控制电路的设计（硬 件系统的设计）3・1总体设计思想图3-1系统框图3.2传感器电路美国DALLAS半导体公司设计生产一种DS18B20温度传感器， 并且DS18B20是一种智能化的温度传感器新出来的，比较流行的 温度传感器，是与平常传统的热敏电阻等测量温度的元件相比较，它 提供9位（二进制）温度读数，并且可以指示器件的温度，而且能够直 接读出被测的温度数值，因此选用此传感器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（温度报警条件)的器件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) 温范围一55°C〜+125°C，在-10〜+85°C的时侯精度是土 0.5°C 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0.0625C、0.125C、0.25C和 0.5C，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。

]■> uzc-图3-2 DS18B20电路图3-3 DS18B20封装管脚图3.3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，看门狗的定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810复位电路，单个6向量2级中断结构，三 个16位计数器/定时器，全双工串口另外静态逻辑操作是STC89X52 降至0Hz，并且支持2种软件，与此同时，还可选择节电模式当 CPU停止工作，就是属于空闲模式此时允许RAM、串口、计数器/ 定时器、中断时候继续工作保存RAM内容，可以在掉电保护方式 下，并且可以把振荡器冻结了，单片机停止一切工作，直到下一个硬 件复位或中断为止最高运作频率35Mhz，6T/12T可选STC单片机引脚说明：（1） GND :接地（2） VCC：电源电压（3） RST:重新设置当振荡器复位器件时，要保证持续RST 脚两个机器周期的高电平时间。

4） /EA/VPP：在此时间段外部程序的存储器（0000H-FFFFH）， 就必须是在/EA保持持续电平低时，不管是否有内部的程序存储器 /EA将内部锁定为恢复设置，此时应当注意加密方式1；当/EA端保 持电平高的时候，在FLASH可以编写程序的期间此间的内部的程 序存储器，施加12V编程电源在这个引脚上，也可以用于（VPP）5） XTAL1：输入内部时钟的工作电路以及输入反向振荡的放 大器6） XTAL2：为反向振荡器的输出7） P0 口：总线复用口是P0 口，而且是数据/地址合起来的， 也即是一个8位开路漏级双向I/O 口作为输出口用时，每管脚可吸 收8TTL门电流P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为 数据/地址的第八位当P0 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻态 输入当FIASH进行校验时，P0外部必须被拉高，是由于P0输出原 码，在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口8） P1 口：把1写在P1 口管脚之后，高电平就会在内部产生， 并且可以用作输入°4TTL的门电流能够被P1 口缓冲器可以能够吸收 或输出，主要原因是P1 口内部带一个可以提供上拉电阻的8位双向 I/O 口。

电流在内部被上拉，当下拉为低电平在P1 口被外部产生的时 候，电流将会被输出地址接收是当P1 口作为第八位，并且在FLASH 编程和校验的时侯9） P2 口： 4个TTL的门电流可以在P2 口的缓冲器可吸收或 输出，P2 口内部带一个8位双向I/O 口，并且是可以上拉电阻的并 因当P2 口的管脚被外部拉低，这个是作为输入的时侯来的，将输出 电流这是由于内部上拉的缘故P2 口在FLASH编程和校验时接收 控制信号和高八位地址信号P2 口当用在16位地址外部数据存储器， 并且进行存取或外部程序存储器的时候，P2 口输出地址的高八位 管脚内部有上拉电阻拉高，主要是当P2 口被写“1”时，并且把P2 口 当作为输入它优势有利用内部上拉，并且在给出地址“1”的时侯， 当进行读写外部八位地址数据存储器的时候，P2 口输出其特殊功能 寄存器的内容10） P3 口： P3 口内部的管脚是8个带上拉电阻的双向I/O 口， 可吸收或输出4个TTL门电流作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故当P3 口写入“1”后， 用作输入，与此同时，并且内部电平上拉为高电平AT89C51的某些特殊功能口可以采用P3 口来实现，如下表所示：管脚备选功能P3.0 RXD串行输入口P3.1 TXD串行输出口P3.2/INT0外部的中断0P3.3/INT1外部的中断1P3.4 T0外部的输入记时器0P3.5 T1外部的输入记时器1P3.6 /WR写选通的外部数据存储 器P3.7 /RD读选通的外部数据存储 器P3 口同时为闪烁编程和编程校验，且可以接收一部分控制信号。

11) /PSEN:外部程序存储器之中有选通信号在在由外部程 序存储器工作时候，取指期间，两次/PSEN有效，且在每个机器周期 中但两次有效的/PSEN信号将不出现在访问外部数据存储器时12) ALE//PROG：通常情况下，ALE端输出正脉冲信号，并 且以不变的频率周期，此频率为振荡器频率的1/6因此它可用作对 外部输出的脉冲或用于定时目的当外部存储器准备被访问的时候， 锁存地址的地位字节可以让地址锁存允许的输出电平此引脚用于输 入编程脉冲，主要是用在FLASH编程期间此时，ALE只有在执行 MOVX，只有在ALE情况下，MOVC指令是才起作用的然而要注 意的是：跳过一个ALE脉冲，就会。