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基于AT89C51单片机电子体温计设计说明书.doc
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基于AT89C51单片机电子体温计设计说明书.doc
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基于 AT89C51 单片机电子体温计设计说明书
专业整理
1 系统设计的目的意义
1。1 目的
体温是生命活动的一种表现,是人体新陈代谢的一个重要生理参数。体温既有生理学的意
义,又有重要的临床意义,是临床诊断的一个重要指标。因此体温计在现在的生活中有极为重要
的作用.传统的水银体温计易破碎,存在水银污染的可能,测量时间较长,不易读数,为此设计
一种新型的体温计,它的测量精度与传统的水银体温计相媲美的情况下,大大地缩短了测量时
间且携带方便,对环境几乎没有污染。它以 AT89C51 单片机为核心,结合温度传感器,LED 模块
等外部设备,在软件的控制下,实现智能化的体温测量,不但能够精确测温,而且能够对温度进
行逻辑判断,并且通过 LED 显示器将测量结果显示出来.若温度高于 38 摄氏度系统就会自动报
警,这就意味着所测得的温度异于人体正常温度,引起人们注意。本设计的创新点在于,不仅
完成了电子体温计的要求,而且还增加了一个报警装置。当测量者的体温高于人体正常体温时,
体温计就会自动报警,人性化设计,为广大客户带来方便。
1。2 国内外进展情况
中国电子体温计行业最早起源于 1998 年,以每年高于 30%的速度发展至今经历了十多年时
间。高达数倍甚至十多倍的利润空间、较低的政策壁垒和技术壁垒吸引了众多企业进入该行业.
目前国内涌现了大小 80 多家电子体温计品牌,既有“欧姆龙”、“婴之侣”、“捷威”等行业领头
的外资品牌,也有“华辰”、“世佳"、“华安”、“康复”等迅速发展壮大的国内品牌。今后试图
进去该行业的生产厂家将达到 50 多家。由于行业逐步规范和新一轮电子体温计产品消费热潮的
兴起,2009 年以后,电子体温计产品行业进入了一个前所未有的高速发展时期,市场的快速发展
孕育着巨大的商机。
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1.3 设计思路
本系统可以使用 ISIS 画出原理图,打开 ISIS 软件,单击命令窗口 file-—new design,创
建一个 default 模板,保存名称为“基于 AT89C51 单片机电子体温计设计。DSN”。执行菜单命
令 library——pick device/symbol,添加所需元件。本程序中可以使用 DS18B20 温度传感器,
上面有“+”“—”可以模拟外界温度变化。芯片选取 74LS137,74LS373。在原理图编辑窗口中
放置元件,再单击工具箱中的“原件终端”图标,在对象选择中单击 POWER 和 GROUND 放置电源
和地。放置好元件后,布好线。左键双击各元件,设置好相应参数,完成电路设计。
设计的软件部分在 Keil 中完成,具体操作步骤在后面仿真步骤中有详细介绍,在此就不一
一列出。
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2 系统分析
2.1 系统总体设计
本系统采用 AT89C51 单片机、DS18B20 温度采集模块和 LED 显示器共同实现。AT89C51 集合
了温度传感器、放大器、A/D 转换器三者的作用。其中 AT89C51 通过 P1。0 和 DS18B20 进行单总
线通信,启动 DS18B20 温度采集功能并取出转化后的体温数值,最后将体温值显示在外接在 P0
口与 P2 口的四位共阴 LED 上。设计思路如图 2.1 所示.
2.2 DS18B20 基础知识
DS18B20 是 Dallas 公司继 DS1820 后推出的一种改进型智能数字温度传感器,与传统热敏电
阻相比,只需一根线就能直接读出被测温度,并可根据实际需求编程实现 9~12 位数字值的读数
方式。
2。2.1 DS18B20 的封装形式及引脚功能
DS18B20 有三种封装形式:
(1) 采用 3 引脚 TO—92 的封装形式。
(2) 采用 6 引脚 TSOC 封装形式。
DS18B20
单片机
LED 显示器
蜂鸣器
图 2.1 设计思路示意图
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(3) 采用 8 引脚 SOIC 封装形式。
DS18B20 芯片的引脚功能如下:
(1) GND:电源地。
(2) DQ:数字信号输入/输出端。
(3) VDD:外接供电电源输入端.采用寄生电源方式时,该引脚接地。
2.2.2 DS18B20 的内部结构
温度传感器 DS18B20 的内部结构如图所示,主要由 64 位 ROM、温度传感器及高速缓存器配
置寄存器等部分组成,如图 2。2 所示。
下面对 DS18B20 的相关部分进行简单的描述.
(1)64 位 ROM。64 位 ROM 是由厂家用激光刻录一个 64 位的二进制 ROM 代码,是该芯片的标
志号,如图 2。3 所示。
8 位循环冗余检验
48 位序列号
8 位分类编号(10H)
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
64 位 ROM
和
单线接口
高速
缓存器
温度传感器
高温触发器 TH
低温触发器 TL
配置寄存器
存储与控制逻辑
电源
检测
8 位 CRC 发 生
器
C
D
Q
VDD
图 2.2 DS18B20 内部结构示意图
图 2.3 64 位 ROM 示意图
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8 位分类编号表示产品分类编号,DS18B20 的分类编号为 10H;48 号序列号是一个大于
281x10
12
的十进数编码,作为该芯片的唯一标志代码;8 位循环冗余检验为前 56 位的 CRC 循环冗
余校验码(CRC=X
8
+X
5
+X
4
+1)。由于每个芯片的 64 位 ROM 代码不同,因此在单总线上能够并挂多
个 DS18B20 进行多点温度实时检测。
(2)温度传感器.温度传感器是 DS18B20 的核心部分,该功能部件可完成对温度的测量.通
过软件编程可将-55~+125 摄氏度范围内的温度值按 9 位、10 位、11 位、12 位的转换精度进行
量化,以上的转换精度都包括一个符号位,因此对应的温度量化值分别为 0。5、0.25、0.125、
0。0625 摄氏度,即最高转换精度为 0。0625 摄氏度。芯片出厂时默认为 12 位的转换精度。当
接收到温度转换指令(44H)后,开始转换,转换完成后的温度以 16 位带符号扩展的二进制补码形
式表示,存储在高速缓存器 RAM 的第 0、1 字节中,二进制数的前 5 位是符号位。如果测得的温
度大于 0,这 5 位为 0,只要将测到的数值乘上 0。0625 即可得到实际温度;如果温度小于 0,
这 5 位为 1,测到的数值需要取反加 1 再乘上 0。0625 即可得到实际温度.
(3)高速缓存器。高速缓存器包括一个高速暂存器 RAM 和一个非易失性可电擦除 E
2
PROM。
非易失性可电擦除 E
2
PROM 用于存放高温触发器 TH、低温触发器 TL 和配置寄存器中的信息.
高速暂存器 RAM 是一个连续 8 字节的存储器,前两个字节是测得的温度信息,第 1 个字节
的内容是温度的低 8 位,第 2 个字节是温度的高 8 位。第 3 个和第 4 个字节是高温触发器 TH、
低温触发器 TL 的易失性复制,第 5 个字节是配置寄存器的易失性复制,以上字节的内容在每一
次上电复位时被刷新。第 6、7、8 个字节用于暂时保留为 1。
(4)配置寄存器.配置寄存器的内容用于确定温度值的数字转换分辨率.DS18B20 工作时按
此寄存器的分辨率将温度转换为相应精度的数值,它是高速缓存器的第 5 个字节,该字节定义
如图 2。4 所示.
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