数字体温计的设计
AT89C51单片机数字体温计的设计
机 系 统 对 输 入 的 信 号 进 行 处 理 ， 成 显 示 码 送 往 液 形 晶显 示 模 块 Ｒ ６ ２ 显 示 ， 成 温 度 从 采 集 、 据 Ｔ１ Ｏ Ｃ 完 数 处 理 到 数 字 显 示 的 整 体 功 能 。 图 ２为 硬 件 实 物 图 。
单 片机来 设计 数字 体温计 。但 由于单 片机 的接 口信 号 是数字 信号 ， 想 使用 单 片机 来 处 理体 温 这 类 非 若 电信号 ， 必须 借助 于温 度传感 器 ， 将温 度转 换成 弱 的
数 字体 温计 与普 通 的水银 体 温计相 比 ， 有测 温 时 间短 、 围广 、 具 范 读数 准确 和 方便 显 示等 优 点 。整 个设 计 系统 简单 ， 操作 灵 活 ， 可编程 度非 常 高。
关 键 词 ＡＴ８ Ｃ５ ； １ Ｂ２ 数 字 体 温 计 ９ １ ＤＳ ８ ０；
本 设 计 在 软 件 方 面采 用 Ｋｅ — Ｃ １ 片 机 Ｃ语 ｉ ｌ ５单
＋ １５ 。 ２ ℃
ＤＳ ８ ２ １ Ｂ ０温 度 测 量 工 作 过 程 ， 要 是 通 过 计 数 主 器 计 数 一 个 由温 度 系 数 较 低 的 晶 振 在 当 前 温 度 条 件
言设计 ， 定程 度上 简化 了软 件编 写 ， 一 而且逻 辑性更 强 ， 低 了程序 在运 行 过 程 中出 现死 循 环 和 跑 飞 的 降
个单 线接 口发送 和接 收 信 号 ， 单 片机 之 间 仅需 和
条 连 接 线 （ 上 电线 ） 无 需Ａ／ 加 ， Ｄ转 换 ， 且 读 写 而
一
收 稿 日期 ：０ ２０ ７ ２ １－８２
修 回 日期 ：ｏ ２０ 一 ｌ ２ １ — ９ Ｏ
作 者 简 介 ： 文 祥 （９ ３ ）男 ， 曹 １ ８ ～ ， 助教 ． — ｉ Ｃ ＠ｗｇ ｙ ｎ ｔ Ｅ ｍａｌ ＷＸ ： ｘ ． ｅ
快速电子体温计方案智能方案设计
快速电子体温计方案智能方案设计
一、快速电子体温计方案开发原理
快速电子体温计的工作原理利用了温度传感器输出电信号，直接输出数字信号或者再将电流信号(模拟信号)转换成能够被内部集成的电路识别的数字信号，然后通过显示器(如液晶、数码管、LED矩阵等)显示以数字形式的温度，能记录、读取被测温度的最高值。
一般由感温头、量温棒、显示屏和开关等结构组成。
二、快速电子体温计方案功能介绍
现设计的快速体温计，主控芯片采用SIC8833单片机，单片机工程师通过原理图设计，程序编写，搭建功能模块完成产品的开发，能够实现如下功能：
(1)按键控制：单击开关按钮控制开/关；
(2)开机提醒：开机蜂鸣器鸣叫一声；
(3)自动关机：10分钟后无操作将自动关机；
⑷低电量提醒：低电量Ied指示灯闪红灯。
该快速电子体温计的PCb结构是一个单面板，采用SIC8833单片机作为控制器，加入按键模块、蜂鸣器模块以及电源模块。
PCb结构也可以根据用户的需求定制，能够完全兼容当前市面上各种快速电子体温计的公模外壳，产品最终的形状和款式可以自行设计更改。
基于ATmega16L的数字电子体温计的设计
３ ２
洛阳理工学院学报（ 自然科学版）
第２ ４ 卷
２ 系统硬件设计
２ ． １ 单片机控制模块
Ａ Ｔ ｍｅ ￣ ａ ｌ ６ Ｌ是一 款 高 性 能 、低 功 耗 的８ 位Ａ ＶＲ微 处 理器 ，具 有 先进 的ＲＩ Ｓ Ｃ结 构 ， 内部有 大 容 量 的 Ｒ ＯＭ、Ｒ ＡＭ、 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 和Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ＯＭ，集 成４ 通道Ｐ Ｗ Ｍ，Ｓ Ｐ Ｉ 串行外 设接 口， 同时具有 ８ 路ｌ ０ 位Ａ ／ Ｄ 转换器， 对于数 据采 集系统 而言 ，外部无 需 单独 的Ａ／ Ｄ 转 换器 ，从而 可节 省成 本ｐ ｌ 。系统 电路 原理 图如 图２ 所 示 。单 片机接 口资源 分配 如下 ： 端 口Ａ （ Ｐ Ａ７ ～ Ｐ Ａ ０ ） ：Ｐ Ａ０ 作 为单线 数字 温度计 Ｄ Ｓ Ｉ ８ Ｂ ２ ０ 信 号输 入端 ，Ｐ Ａ ３ — ５ 端为１ ６ ０ ２ 液 晶显 示器 的控 制
优 点。
关键词 ：数字电子体 温计 ；单 片机 ；液 晶显示
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ － ５ ０ ４ ３ ． ２ ０１ ４ ． Ｏ １ ． ０ ０ ９
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ ３
文献标志码： Ａ 文章编号： １ ６ ７ ４ — ５ ０ ４ ３ （ ２ ０ １ ４ ￣１ — ０ ０ ３ １ － ０ ５
一
要 ：采 用Ａ Ｔ ｍｅ ｌ ￣ ａ ｌ ６ Ｌ 单 片机 作 为主 控 芯片，结合温 度传感 器 、轻触按 键 、液 晶显示 器及软 件程序 ，设计 了 种 高精度 的数字 电子体温计 ．该温度 计 能够 实 时监 测人 体温度 ，手动设 定温度 上限和下 限，并能够在 温度 超
数字式温度计的设计与制作
设计三数字式温度计的设计与制作一、目的和要求1.目的（1）通过本次综合设计，进一步了解智能传感与检测技术的基本原理、智能检测系统的建立和智能检测系统的设计过程。
（2）学生设计制作出数字式温度计，提高学生有关工程系统的程序设计能力，。
（3）进一步熟悉掌握单片机技术、c 语言、汇编语言等以及在智能检测设计中的应用。
2.要求（1）充分理解设计内容，并独立完成综合设计报告。
（2）综合设计报告要求：综合设计题目，综合设计具体内容及实现功能，结果分析、收获或不足，程序清单，参考资料。
二、实验设备及条件热电偶Easypro编程软件热电偶或智能传感器DS18B20Keil c安装盘PC机、剥线钳、面包板、镊子、导线、电源、示波器、万用表、频率计单片机及其外围电路所需元器件烙铁、焊接板等焊接工具万用表电源TEKTRONIX TDS1002 60MHZ示波器三、实验原理、内容本实验培养学生了解便携式数字仪表的制作，数字式显示仪表是一种以十进制数形式显示被测量值的仪表，与模拟式的显示仪表相比较，数字显示仪表具有读数直观方便，无读数误差准确度高，响应速度快，易于和计算机联机进行数据处理等优点。
数字式显示仪表的基本构成方式如下，图中各基本单元可以根据需要进行组合，以构成不同用途的数字式显示仪表。
将其中一个或几个电路制成专用功能模块电路，若干个模块组装起来，即可以制成一台完整的数字式显示仪表。
其核心部件是模拟/数字转换器，可以将输入的模拟信号转换成数字信号，以A/D转换器为中心，可将显示仪表内部分为模拟和数字两大部分。
仪表的模拟部分一般设有信号转换和放大电路，模拟切换开关等环节。
信号转换电路和放大电路的作用是将来自各种传感器或变换器的被测信号转换成一定范围内的电压值并放大到一定幅值，以供后续电路处理。
仪表的数字部分一般由计数器，译码器，时钟脉冲发生器，驱动显示电路以逻辑控制电路等组成。
经放大后的模拟信号由A/D转换器转换成相应的数字量后，译码，驱动，送到显示器件去进行数字显示。
数字式温度计的设计和制作
► 对 NTC 热敏电阻数字体温计进行检验 通过升温，记录不同温度下电压表的示数和温度传感器的示数，对二者进行比较。
θ（℃） U（mV）
34.1
34.12
U-θ 0.02
- 11 -
数字式温度计的设计和制作 何安珣（09300190088）
五、实验数据和现象记录
1.测量 AD590 集成温度传感器的温度特性
► 确定 AD590 工作电压的范围 按照图 3 连接电路，电阻箱取 5,000Ω。改变电源电压值，记录数据如下：
U0(V) 1.53 3.02 3.51 4.00 4.51 6.00 7.51 9.08 10.52 12.05 13.51 15.00 16.50 18.00 19.52
2.NTC 热敏电阻
► 在恒定电流的情况下，研究 NTC 热敏电阻的零功率阻值与温度的关系。
图4 NTC 温度特性测量电路
按图4连接电路，ε取定值，R1和 R2取值相等。通过调节 R3是电压表示数为0，此时 R3
-5-
数字式温度计的设计和制作 何安珣（09300190088） 的值即为 NTC 的电阻值。记录下温度 T 和 R3的值，绘制 Rx-1/T 曲线。 ► 用 NTC 热敏电阻制作量程为35℃～42℃范围的数字体温计。
U-θ -0.12 -0.06 -0.17 -0.16 -0.06 0.05 -0.13 0.05 0.04 0.03 0.05 -0.10
表3
绘制 U-θ曲线：
80
70
60
U/mV
50
40
30
20
20
30
多功能数字体温计的设计
摘要单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个量。
科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。
现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。
本文介绍了一种基于AD590的数字温度计设计方案,本体温计采用 AT89S52作为核心器件实现对系统的自动控制，采用双单片机串行处理结构。
外界温度经AD590集成温度传感器采集，温度变化转换为线性电压信号，再经由OP07构成高精度低温漂的放大电路处理后，作为ADC0809的模拟输入信号，由ADC0809完成A/D转换，得到8位的数字信号送入单片机1（AT89S52）。
单片机1将采集到温度值在LED数码管上显示出来，也通过串口通信将温度信号传到单片2（AT89S52）。
此外温度预制，报警电路模块功能也由单片机1完成,按键控制实现过界报警温度设定和实时监控。
单片机2完成温度值的语音播报功能。
通过系统的设计与实现说明本设计方案切实可行，能够完成题目所要求的基本功能部分，并留有相应的接口，为完成扩展功能打下基础。
关键词：单片机，温度传感器，串口通信，报警，语音播报AbstractThe monolithic integrated circuit is more and more widespread in everyday use electronic products application，The temperature is a quantity which in the people daily life needs to survey and to control frequently，The science and technology development and the examination technology development is the close correlation，The modernized examination method can achieve the precision, the sensitivity and the survey scope and so on, have to a great extent decided the science and technology level of development.This article introduced one kind based on the AD590 digital thermometer design proposal, This clinical thermometer uses AT89S52 to take the core component realization to the system automatic control, Uses the double monolithic integrated circuit serial processing structure. Open air temperature after AD590 integration temperature sensor gathering, The temperature change transforms into the linear voltage signal, Again enlargement electric circuit processing which floats after the OP07 constitution high accuracy low temperature, As ADC0809 simulator input, Completes the A/D transformation by ADC0809, Obtains 8 digital signals to send in the monolithic integrated circuit 1(AT89S52), The monolithic integrated circuit 1 will gather the temperature value to demonstrate on the LED nixietube Also passes to monolithic 2 through the serial port correspondence the temperature signal (AT89S52).In addition the temperature prefabrication, the alarm circuit module function also 1 completes by the monolithic integrated circuit, The pressed key control realizes has reported to the police the temperature hypothesis and the real-time monitoring. The monolithic integrated circuit 2 completes the temperature value the pronunciation to disseminate news the function.Through the system design and the realization showed this design proposal is practical and feasible，Can complete the basic function part which the topic requests，And leaves leeway the corresponding connection, for completes the expansion function to build the foundation.Keywords：Single-chip, Temperature Sensor, Serial communication, Alarm, V oice broadcast目录摘要 (I)Abstract ................................................................. I I 第1章绪言.. (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题研究的目的和意义 (1)1.3 国内外体温计研究的现状及其存在的问题 (2)1.3.1 汞式体温计在国内外的使用现状 (2)1.3.2多功能体温计在国内外的研究现状 (3)第2章系统设计方案的研究 (4)2.1主要模块的方案论证与比较 (4)2.1.1 温度传感器的选择 (4)2.1.2单片机的选择 (4)2.1.3 A／D 转换器的选择 (4)2.1.4 语音提示模块选择 (5)2.1.5 电源模块的选择 (5)2.1.6显示模块的选择 (5)2.2总系统设计方案 (6)2.2.1、总系统方案设计描述 (6)2.2.2、系统电路原理图 (7)第3章主要电路设计与参数计算 (8)3.1 电源电路模块电路设计 (8)3.2 温度检测、放大模块电路设计 (8)3.2.1 AD590 简介 (9)3.2.2 温度检测、放大电路原理 (9)3.3 A/D转换模块电路设计 (10)3.4 温度设制、显示及报警模块电路设计 (11)3.5 串行通信模块电路设计 (12)3.6 语音播放模块电路设计 (12)3.6.1录音、放音简介 (13)3.6.2 ISD2560 简介 (13)3.6.3 芯片工作原理 (14)3.6.4 硬件电路设计 (15)3.6.5 本方法的特点 (15)第4章系统软件设计 (16)4.1 系统程序流程图 (16)4.3.1 ADC0809简介 (18)4.3.2程序源码 (19)4.4 AT89S52单片机端通信程序设计 (21)4.4.1 AT89S52简介 (21)4.4.2 AT89S52各端口介绍 (21)4.4.3 单片机1 （AT89S52）程序源码 (23)4.4.4 单片机2（AT89S52）程序源码 (29)第5章系统测试 (33)5.1、硬件测试 (33)5.1.1单元模块的测试 (33)5.1.2 系统整体测试 (33)5.2软件测试 (33)5.3 硬件与软件的联机测试 (34)5.4测试数据及实验结果 (34)5.4.1 测试数据 (34)5.4.2 测试结果分析 (34)第6章总结与展望 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (38)1 程序 (38)第1章绪言1.1 课题背景体温计是一种测量人体温度、辅助疾病诊断的常用医疗器具。
数字温度计的设计..
4 温度校准 将数字温度计分别置于0℃环境中(本课题将其置于低温 箱中) , 调节图 3 所示电路中的变阻器使数码管显示 00.0 , 从 而实现温度校准。
Байду номын сангаас
图1 数字温度计组成框
日常生活中, 温度的测量范围为 - 30 ~ 55℃, 精 度控制为 0.5℃, 因此本项目采用AD590单片集成 两端式感温电流源温度传感器、3.5 位 A /D 转 换 器ICL7107及4个八段数码管设计数字温度计。 ICL7107在进行模拟 / 数字信号转换的同时, 还 可直接驱动 LED 显示器, 其内部集成有双积分模数 转换器、BCD七段译码器、显示驱动器、 时钟和 参考源, 并具有自动调零和自动转换极性的性能。 数码管显示器显示格式为: XXX.X , 代表 1 位符号 位、 2 位整数温度值和1位小数温度值。
三、数字温度计的设计 1、数字温度计组成 数字温度计组成框图如图 1 所示, 它由温度传 感器、 A /D转换器和数码显示器等组成。温度传 感敏感环境温度, 并将温度信号转换为电压信号或 电流信号, A /D转换器将温度传感器输出的模拟信 号转换成数字信号, 此数字信号连接数码管, 以数字 方式实时显示温度。
2
数字温度计电路设计
3.1 AD590及其构成电压输出电路
3.1.1 AD590 AD590是半导体结效应式温度传感器，PN结正向压降的温度 系数为-2mV / ℃,利用硅热敏晶体管PN结的温度敏感特性测量温度 的变化测量温度,其测量温度范围为 - 50 ~ 150℃。AD590 输出电 流值 ( uA级 ) 等于绝对温度 ( 开尔文 ) 的度数。使用时一般需要将 电流值转换为电压值, 如图 2 所示。图中,UCC 为激励电压, 取值为 4 ~ 40 V; 输出电流 Io以绝对温度零度 - 273℃为基准, 温度每升高 1℃, 电流值增加1uA 。
数字温度计设计方案
数字温度计设计方案数字温度计是一种利用数字显示温度值的仪器，目前已广泛应用于家庭、实验室、医疗等领域。
为了设计一个稳定、可靠的数字温度计，以下是一个初步设计方案。
1. 传感器选择温度传感器是数字温度计的核心部件，常用的有热敏电阻、热电偶、半导体传感器等。
在设计中，我们可以选择适用范围广、精度高的数字温度传感器，如DS18B20。
该传感器具有数字接口、高精度、高稳定性等特点。
2. 微控制器选择微控制器是数字温度计的处理器，负责监测温度传感器的数据，并将其转化为数字信号。
在设计中，我们可以选择具有足够计算能力、低功耗的微控制器，如STM32系列中的STM32F103C8T6。
该微控制器具有高性能、低功耗、丰富的外设等特点，适合用于数字温度计的设计。
3. 电路设计在电路设计中，可以采用数字传感器和微控制器之间的串行通信方式，使用一对引脚（数据引脚和电源引脚）实现数据的传输和供电。
同时，需要添加稳压电路和滤波电路，保证电路的稳定性和抗干扰能力。
4. 数字显示模块选择数字显示模块是数字温度计的输出设备，负责将测得的温度值以数字形式显示出来。
在设计中，可以选择7段LED数码管，该数码管具有明亮的显示效果、低功耗、容易驱动等优点。
5. 电源选择数字温度计需要稳定的电源供电，可选择直流电源供电，电压范围5V。
在设计中，可以添加电源管理电路，包括稳压电路、过压保护、短路保护等，以增加设备的安全性和稳定性。
6. 程序设计程序设计是数字温度计的重要环节，需要编写相应的程序实现温度的测量、显示、存储等功能。
在程序设计中，可以使用C 语言或者嵌入式开发平台进行编程，实现温度测量值的读取、温度值的转换、温度值的显示等功能。
总之，以上是一个基本的数字温度计的初步设计方案，通过选择合适的传感器、微控制器、显示模块，并进行稳压电路和滤波电路的设计，再加上适当的程序编写，可以设计出一个稳定、可靠的数字温度计。
当然，具体的设计方案还需要参照实际需求进行调整和优化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字体温计的设计
一、实验目的
1.研究NTC热敏电阻的电学、热学性质。
2.利用NTC热敏电阻设计一个数字体温计，并评估其精度。
二、实验原理
（一）NTC热敏电阻
NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写，
意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体
材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系
数热敏电阻器。
它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物
为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。
这些金属氧
化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全
类似锗、硅等半导体材料。
温度低时，这些氧化物材
料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较
高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值
降低。
NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在102～
106欧姆，温度系数-2%～-6.5%。
NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
部分专业术语：
1.（额定）测量功率P m（mW）
热敏电阻在规定的环境温度下，阻体受测量电流加热引起的阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时所消耗的功率。
一般阻值变化不应大于0.1%。
当热敏电阻受测量电流加热引起的阻值变化恰为0.1%时，对应的测量功率P m称为额定测量功率，其数值约在1mW左右，并与环境温度有关。
【根据图1所示的热敏电阻的尺寸、玻璃的热容量及导热系数等参数，可以估算出P m的大致数量级。
】
2.零功率电阻值R T（Ω）
R T指在温度T时，采用小于额定值的测量功率测得的电阻值。
3.额定零功率电阻值R25（Ω）
根据国标规定，额定零功率电阻值是NTC热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25，这个电阻值就是NTC热敏电阻的标称电阻值。
例如，实验室使用的NTC热敏电阻的阻值为10 k ，就是指该NTC热敏电阻的R25 = 10 kΩ。
4.材料常数（热敏指数）B（K）
B值的定义式为：B=T1T2
T2−T1ln R1
R2
图1 玻璃封装系列NTC热敏电阻
T 1（K ）、T 2（K ）为指定的温度。
R 1为温度T 1时的零功率电阻值。
R 2为温度T 2时的零功率电阻值。
在选购NTC 热敏电阻时，由生产厂家提供的B 值是在25℃和50℃条件下测量的。
5. 热时间常数τ（s ）
在零功率条件下，当温度突变时，热敏电阻的温度变化了始末两个温度差的63.2%时所需的时间，热时间常数与NTC 热敏电阻的热容量成正比，与其耗散系数成反比。
常用的玻璃封装系列NTC 热敏电阻的热时间常数τ 不超过20s 。
6. 温度特性
NTC 热敏电阻的温度特性可近似表示为：R T =Ae B T
式中，R T 为温度T 时的零功率电阻值。
A 是与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。
更精确的表达式为：R T =exp(A +B T +C T 2+D T 3)
式中，A 、B 、C 、D 为特定的常数。
（二）非平衡电桥
自行查阅文献。
设计要求：
•
电桥中的数字电压表对应的示数以mV 为单位时，数值要与以℃为单位的实际温度的数值相等。
如电压示数为“36.5mV ”，即表示数字体温计所测到的温度为“36.5℃”。
•
在34℃～42℃范围内，设计的数字体温计的测量结果与实际温度的偏差不超过0.2℃。
三、实验室提供的主要器材
数字电压表（4位半）2台、电阻箱4台、NTC 热敏电阻（B ≈3600K ～4000K ）1个、直流稳压电源1台、恒温水浴装置1台、导线若干。
（a ）B 值相同，阻值不同 （b ）阻值相同， B 值不同
图1 NTC 热敏电阻的R -T 特性曲线示意图
四、实验内容
（一）测量NTC热敏电阻的温度特性
1．在室温时，测量NTC热敏电阻的阻值R与流过它的电流I之间的关系，作R~I图或R~P图，拟合得到测量功率P m。
2．在实际测量功率小于额定测量功率的条件下，测量NTC热敏电阻的零功率阻值与温度的关系，即温度特性。
【测温范围从室温到50℃；在34℃～42℃范围内，测温间隔不大于0.5℃。
】
（二）利用非平衡电桥，设计数字体温计
1．利用实验前设计的电路，将测得的NTC热敏电阻的温度特性代入，计算电路中各元件的参数，并用计算机进行数值模拟。
2．根据设计方案，搭建电路，对各元件进行调整，并实际检测所设计的数字温度计的精度是否满足要求。
（三）实验中要解决的问题
1．当实际结果与模拟结果不一致时，如何调整各元件的参数，从而使得数字体温计能够满足设计要求？
2．最终完成的数字体温计电路中，各元件的数值与原设计方案中计算得到的元件参数值一般是不相同的，试分析主要原因。
五、实验报告的要求
1．实验原理部分以数字体温计的设计思路、参数计算为主。
2．实验过程中要阐明电路中各元件的调整思路及过程。
3．实验结果中，注意合理使用残差图来辅助分析。
六、参考资料
1．沈元华、陆申龙主编，基础物理实验，北京；高等教育出版社，2003年。