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基于单片机设计与实现的电子体温计.pdf
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基于单片机设计与实现的电子体温计.pdf
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摘 要
体温是人体健康的一个很重要的指标,体温过高或过低都是身体健康异常的信号。传
统的测试体温方法,一般是用水银体温计测量体温,水银体温计测量固然十分准确,但是
响应时间长,而且会造成环境的严重污染。随着科技的发展,单片机已经广泛的应用到了
物理实验、医疗卫生、食品生产各个领域。
本文设计一种基于单片机设计和实现的电子体温计。本设计分为硬件设计和软件设计
两个部分,其中硬件设计部分主要包括温度采集电路、显示电路、报警电路,软件设计部
分用 KEIL 作为编程软件,使用 C 语言进行编程。
本设计采用传感器 DS18B20 采集人体的温度,经过模数转换后的电信号传输到 51 单
片机,最后再传输到 LCD 液晶显示器显示。该电子体温计响应时间短,工作稳定,读数方
便,测量精度高,当超过人体体温正常值是会发出蜂鸣警报声。并且其中不含汞,不会对
环境造成污染,在家庭、医院等场合都能得到广泛应用。
关键词: 电子体温计 51 单片机
DS18B20
LCD
Abstract
Temperature is one of the most important indexes of human health, it is too
high or too low signal a health exception. Temperature measurement method of
traditional, is generally measured body temperature with a mercury thermometer,
Mercury thermometer to measure is very accurate, but the long response time, and
will cause serious pollution of the environment. With the development of science
and technology, MCU has been widely applied to physics experiments, medical and
health, food production in various fields.
This paper design a kind of electronic temperature meter based on 51 single
chip microcomputer.The design is divided into two parts: hardware design and
software design, the hardware design mainly includes temperature acquisition
circuit, display circuit, alarm circuit and keyboard control circuit, the part
of software design uses KEIL as programming software , using C programming
language.
With sensor DS18B20 collecting temperature of human body, after it transfers
to the analog to digital converter, the electrical signal will be transfer to a
51 single chip microcomputer, then transfer to the LCD liquid crystal display.
The electronic thermometer with short response time, stable work, convenient
reading, high measuring accuracy, when more than the normal human body temperature,
it will sound a buzzer alarm. And which does not contain mercury, harmless to the
human body and the surrounding environment, particularly suitable for families,
hospitals and other occasions.
Keyword: Electronic thermometer 51 single chip microcomputer DS18B20 LCD
目 录
摘 要 ........................................................................................................................................................................... I
ABSTRACT................................................................................................................................................................ II
目 录 ........................................................................................................................................................................ III
引 言 .......................................................................................................................................................................... 1
1 设计任务及方案分析............................................................................................................................................. 2
1.1 设计任务及要求 ................................................................................................................................................ 2
1.2 设计总体方案及方案论证 ................................................................................................................................ 2
1.3 体温测量的方案与分析 .................................................................................................................................... 3
1.3.1
元件的选择
.............................................................................................................................................. 3
1.3.2
总体结构框图
.......................................................................................................................................... 4
1.3.3
测温流程图
.............................................................................................................................................. 4
2 主要元器件功能的介绍......................................................................................................................................... 5
2.1 单片机................................................................................................................................................................ 5
2.1.1 AT89C52
芯片简介
................................................................................................................................... 5
2.1.2 AT89C52
的引脚功能介绍
....................................................................................................................... 6
2.1.3 AT89C52
的特殊功能
............................................................................................................................... 8
2.1.4 AT89C52
的数据存储
............................................................................................................................... 8
2.1.5 AT89C52
的中断
....................................................................................................................................... 8
2.1.6 AT89C52
的两种工作模式
....................................................................................................................... 9
2.2 温度传感器...................................................................................................................................................... 10
2.2.1 DS18B20
简介
......................................................................................................................................... 10
2.2.2 DS18B20
的引脚说明
............................................................................................................................. 10
2.2.3 DS18B20
的测温原理
............................................................................................................................. 11
2.2.4 DS18B20
的外形和内部结构
................................................................................................................. 11
2.2.5 DS18B20
的应用电路
............................................................................................................................. 12
2.2.6
使用
DS18B20
的注意事项
................................................................................................................... 13
2.3 LCD1602........................................................................................................................................................... 15
2.3.1 LCD1602
液晶的介绍
............................................................................................................................. 15
2.3.2 LCD1602
液晶的引脚功能简介
............................................................................................................. 15
2.3.3 LCD1602
液晶的操作控制
..................................................................................................................... 16
2.3.4 LCD1602
液晶的指令集
......................................................................................................................... 17
3 系统硬件电路的设计.......................................................................................................................................... 20
3.1 硬件总体设计思路.......................................................................................................................................... 20
3.2 单片机时钟电路与复位电路的设计 .............................................................................................................. 20
3.2.1
时钟电路设计
........................................................................................................................................ 20
3.2.2
复位电路设计
........................................................................................................................................ 21
3.3 温度传感器模块.............................................................................................................................................. 21
3.4 液晶显示模块.................................................................................................................................................. 21
3.5 报警电路模块.................................................................................................................................................. 24
4 系统软件设计....................................................................................................................................................... 25
4.1 软件 K
EIL
和 P
ROTEUS
的简单介绍 ................................................................................................................ 25
4.1.1
软件
Keil
简介
........................................................................................................................................ 25
4.1.2
软件
Proteus
简介
.................................................................................................................................. 25
4.2 系统程序的编写.............................................................................................................................................. 26
4.2.1
系统主程序
............................................................................................................................................ 26
4.2.2
温度传感器初始化
................................................................................................................................ 27
4.2.3
温度转换命令子程序
............................................................................................................................ 27
4.2.4
温度数据的计算方法
............................................................................................................................ 28
4.3 源代码.............................................................................................................................................................. 28
5 性能测试与分析 .................................................................................................................................................. 28
结 束 语 .................................................................................................................................................................... 30
参 考 文 献 .............................................................................................................................................................. 31
致 谢 ........................................................................................................................................................................ 32
附 录 ........................................................................................................................................................................ 33
引 言
早在 16 世纪,伽利略就发明了水银体温计,但是由于各种原因,直到
300 年后才设计出使用方便、性能可靠的体温计。当水银受热膨胀时,它会沿着
玻璃管上升,即使微小的温度变化也能够引起水银大幅度的上升,当水银的温度
和被测皮肤温度相同时,水银停止上升,此时便可读取温度值了。测量完成后,
还需有力甩体温计,使水银回到玻璃球,方能继续测量体温。在此之后,人们也
陆陆续续的发明了各式各样的体温计,1714 年,加布里埃尔·华伦海特研制了
在水的冰点和人的体温范围内设定刻度的水银体温计,最终因为体积过大而未被
医生们所接纳,1868 年,当时体温计的体积依旧过大,测量体温大概要花 20 分
钟。
水银体温计测量精度高,便于携带,各方面都已经非常成熟了,人们也就
没有再研发其他种类的体温计,但随着工业发展的步伐加快,环境遭到了严重的
破坏,环境保护俨然迫在眉睫,促使人们开发出对环境无害的电子体温计。
计算机的发展十分迅速,短短几十年就已经普及到我们生活、工作等各个
领域,我们的生活因此得到了极大的便利。近些年来,微型计算机(单片机)的
发展与应用更是在数码家电产品中引发了一场革命。鉴于单片机的强大功能,具
有可编程性,体积小,价格低廉,人们开发出了基于单片机控制的电子体温计。
本文介绍一种基于 51 单片机控制的电子体温计,由温度传感器 DS18B20 负责温
度的采集和模数转换,单片机将采集到的温度经过转换,最后在 LCD 上显示出温
度值,当被测皮肤温度高于预定温度时,会发出蜂鸣警报声。
此设计的关键是编程,从而实现温度的采集、转换、显示、上下温度报警,
结构比较简单,易于实现。
与传统水银体温计相比,电子体温计采集温度的能力更强,响应时间短,
测量精度高,更安全,不必担心因为水银泄漏而造成的人体伤害和环境污染。
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