电子体温计的设计与仿真

电子体温计的设计与仿真电子体温计的设计与仿真组员: 苗海翔(113200980130023) 范冬冬(113200980300026) 陈文东(113200980130017) 蓝茂英(113200980130014) 黄霖(113200980130016) 陈晓娜(113200980130033) 1、概述: 鉴于传统的水银体温计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。该电子温度计以AT89C52单片机为基础...

电子体温计的设计与仿真组员: 苗海翔(113200980130023) 范冬冬(113200980300026) 陈文东(113200980130017) 蓝茂英(113200980130014) 黄霖(113200980130016) 陈晓娜(113200980130033) 1、概述: 鉴于传统的水银体温计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。该电子温度计以AT89C52单片机为基础并结合数字温度传感器 DS18B20，以及数码管显示等，来实现设计目的。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。由于该设计应用于人体身体健康的体温测量，因此必须保证设计的可靠性和可用性。该设计利用的温度传感器为精度±0.5℃的 DS18B20 传感器保证了该体温计测量的精确性，为了提醒使用者的高温状态，设计中的蜂鸣器保证了该设计的可靠性。二、系统设计 1.1 系统概述该设计是以 AT89C51芯片为核心，通过检DS18B20的工作与否，然后将其内部的数字量温度读到单片机，通过相应的数码管显示，当温度超出设定的温度时用蜂鸣器报警。其外围电路包括复位电路、晶振电路。系统方框图为： 1.2 系统元件 1.2.1 AT89C52的简介 AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是：片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHz。 1.2.2 DS18B20 的特性介绍（1）电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，寄生电源方式下可由数据线供。（2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。（3）DS18B20 支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。（4）DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。（6）可编程的分辨率为 9～12 位，对应的可分辨温度分别为 0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃，可实现高精度测温。（7）在 9 位分辨率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字，12 位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快。（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热烧毁，但不能正常工作。 1.2.3 数码管常见的数码管由八个条状和一个点状发光二极管管芯制成，叫八段数码管。根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种，发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的成为共阴显示器。1位显示器由 8 个发光二极管组成，其中 7 个发光二极管 a～g 控制 7 个笔画的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画的八段显示器能显示的字符较少，字符的形状有些失真，但失控简单，使用方便。如下图所示： LED 数码脚图三、详细设计 1 硬件设计 1.1 温度采集模块温度采集模块的作用是采集传感器周围的温度，并将模拟信号转化为数字信号，采集模块如下图 1.2 复位电路电路的功能是完成对单片机的复位，具有上电复位功能和按键复位功能。本设计中采用自动复位的上电复位方式。晶振为12MHZ。复位电路如图 1.3 显示模块显示范围主要为 0℃-100℃，精度为 0.1℃，显示数码管即为 4 位 8 段显示的数码管，由于单片机资源有限，这里采用的是动态扫描的方法。在该接法中，单片机的接口为 P0 口，作为输出口，需要上拉，图中的电阻均为10K。数码管采用共阳管。显示接口电路图如下 1.4 报警电路设计的安全温度为 0℃—37℃当人体温度超过 37℃ 时，就要求有所报警指示，该设计采用 PNP 三极管 9015 驱动蜂鸣器，三极管工作在开关状态。原理图如下 1.5设计原理图 1.6整体设计仿真 1.7 PCB板图四、元件清单元件名参数数量型号电阻 R1-R10,R12,R13 10k 12 M10K R11 4.7k 1 M10K 电容 C1，C2 22pF 2 Maplin WX56L C3 100uF 1 Digikey 399-3054-2-ND C4 10uF 1 Digikey 399-3054-2-ND 单片机 U1 1 AT89C52 温度传感器 U2 1 DS18B20 三极管 Q1 1 MPS5179 报警器 LS1 1 SOUNDER 晶振 X1 12MHz 1 CRYSTAL 显示数码管 1 7SEG-MPX4-CA-BLUE 按键式开关 1 SPST Push Button 纽扣电池 3V 2 长导线若干印制电路板 1 详细参数见下图 16 1

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