数字体温计的设计毕业设计.docx

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数字体温计的设计毕业设计

大连理工大学城市学院

本科生毕业设计（论文）

学院：

电子与自动化学院

专业：

电子信息工程

学生：

李斌

*******

完成日期：

2015年5月20号

大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）

数字体温计的设计

总计毕业论文（论文）54页

插图34幅

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摘要

随着人们物质生活水平的提高和科学技术的快速发展，采用微型控制器单片机控制是一个好的方向，它所带来的便利是我们大家有目共睹的，在此数字体温计就是一个非常典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要做到为工作，科研，生活，提供更便捷的服务，就需要从单片机技术开始，向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计主要研究了基于单片机的原理而实现的数字体温计。

设计分为硬件与软件两部分，其中硬件设计部分由数据采集模块，数据处理模块，体温显示模块，按键及报警模块，电源模块组成。

采用C51语言进行编程，设计软件流程，通过调用各个子程序来实现体温计的功能。

该设计应用单片机技术，实现了整体电路的设计及数据采集模块，数据处理模块，显示模块的整合，该设计可以实时监测体温，减少医务人员的工作负担。

数字体温计在设计上主要体现方便实用的特点，操作起来简单，在很大程度上减少因测体温带来的一些不必要的麻烦，可以提高医护人员的工作效率，从而减少因测温不准确带来一系列问题。

该数字体温计与平时我们使用的体温计相比，具有测温范围广，读数准确方便，并且携带方便，不易破碎，精度高，最重要的是节能环保。

关键词：

单片机；数字体温计；温度传感器

Abstract

Withthedevelopmentofthepeople’slivelihoodandthesciencetechnology,tousethesinglechipmicrocomputercontrolisoneofthegoalsthatmostpeoplepursue.ItisnodoubtthattheMCUcontributesalottopeople’slifeofwhichthedigitalthermometeristhemosttypicalexample.Withtheincreasingdemandfordigitalthermometer,peopleneedtostartbythesingle-chipmicrocomputertechnologytoprovidemoreconvenientfacilitiesforpeople’swork,sciencetechnology,aswellastheirlifeandtodevelopthetechnologyinthedirectionofdigitalcontrolandtheintelligentcontrol.

Thedesignofthispaperfocusonthedigitalthermometerbasedonthefundamentalsof51-Mono-chipcomputers.Withthetwopartsofhardwareandsoftware,theformerpartwasmadeupbydataacquisitionmodule,dataprocessingmodule,temperaturedisplaymodule,keyandalertmoduleaswellasthepowermodule.Ontheotherhand,thewholeprocessofdesigningthesoftwareistoimplementthethermometerfunctionbycallingeachsubroutineinlightoftheC51programminglanguage.dataacquisitionmodule,dataprocessingmoduleandthedisplaymoduleinapplicationofthesingle-chipmicrocomputertechnologywhichcanalsomonitorthebodytemperatureallthetimeandreducetheburdenofthemedicalstaff.

Onthewhole,thedigitalthermometermentionedabovecombinesallthemeritsofeasyreading,widemeasurerange,accuracy,unbreakableandhighprecisioncomparedtothetraditionalthermometers.

KeyWords:

Mono-chipcomputers；digitalthermometer；DS18B20

第1章绪论

1.1设计的目的及意义

1.1.1设计论文的目的

21世纪是数字化的社会，一切向着智能化发展，产品的更新换代的速度也是非常快，为了更好地体现科技带给我们的方便。

为了提高医护人员的工作效率，减少患者的痛苦及其时间，而针对市面上及部分医院所使用的普通数显体温计，准确度不是很高，从而影响误差比较大，基于这一现状的，该数字体温计由单片机芯片STC89C52，液晶屏LCD1602，DS18B20温度传感器，+5V电源直流，以及常见的电子元器件组成，其优势是其测量精度较高，成本比较低廉，而且有按键设置功能，同时可以根据医护人员对体温的监测测定一个温度区间，当温度超出温度区间，报警器发出报警声音，更加能监护病情能快速准确地测量人体体温，与日常我们接触到的水银体温计相比，具有测量时间短，读数方便且精准，开发成本低廉，有记忆功能，超出温限蜂鸣提示等优点，特别是智能型的数字体温计不含化学物质水银，属于环境友好型材料，特别适合于日常家庭，办公场所，医院，机场火车站等人流较多的场合使用。

1.1.2设计论文的意义

智能型数字温度计与平时生活中所使用的体温计相比，具有读数便捷并且精准，同时可以通过按键设置温度区间，当低于或者高于人体正常温度，蜂鸣器发出报警，便于监测体温变化，其输出温度采用数字液晶屏LCD显示，主要用于对人体体温的监测，便于及时做出措施。

该设计主要介绍了温度信号的采集然后传送给单片机进行处理，主要是温度的监测技术和单片机对信号的控制，以及对温度信号的处理，然后做出判断，单片机处理温度以后进行温度的转换，显示在LCD1602上，实时监测体温变化。

监测技术和科学技术的发展是离不开的，现代化的监测是往智能化，数字化发展，监测是控制的基础，新型的传感器的发展是解决检测技术的根本，技术不断的更新，一切向着精准化，便捷化发展，给我们带来的好处但是不可否认的。

从目前我国来看，温度控制方面发展的很快，以前的水银体温计，到热电阻体温计，电子体温计，到现在的数字体温计，主要的因素是精确度的限制，目前体温计中最重要是是它的灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。

1.2课题研究任务及工作内容

1.2.1设计论文的任务

熟练掌握单片机STC89C52的功能，掌握电子电路的一般设计方法和设计流程，学习简模拟单电路系统设计，熟练掌握微型控制器STC89C52，温度传感器DS18B20的使用方法，以及液晶显示屏LCD1602的驱动程序和显示方法，仿真软件Protel和仿真软件Proteus和keil的使用方法,以及程序设计的流程，编程以后进行仿真，硬件电路的焊接以及调试，完成数字体温计电路的功能。

1.2.2重点研究内容

电子产品的设计，电路的整体设计，微型控制器单片机的设计以及功能实现，温度传感器DS18B20的使用，与单片机建立通信，将物理信号转化成数字信号，传输给单片机进行处理，然后再驱动液晶显示屏LCD1602，并把实时温度显示在液晶屏上，程序的设计以及编写、程序的仿真以及调试时重点研究内容。

1.3国内外应用现状

最近随着科技的发展，传感器的使用越来越广泛。

国外传感器技术起步比较早，发展的比较成熟，传感器类型也比较多。

最近几十年，中国在传感器这方面发展的比较快，温度传感器种类繁多，产品技术更新很快，向着智能化和科技化方向发展。

现如今物联网时代的到来，在各类电子产品上传感器的使用是越来越广泛，未来的发展趋势是物物相连，而传感器也向着科技化，智能化发展，未来的时代各类新型传感器将成为电子产品的主要组成部分。

本论文主要介绍的是温度传感器，温度传感器的技术发展的越来越成熟，技术的不断更新，向着更便捷，更实用方向发展。

温度传感器在各种场合使用范围广，数量种类比较多，居各类传感器之首。

温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：

第一阶段：

传统的分立式温度传感器（含敏感元件）——热电偶传感器，主要是能够进行非电量和电量之间转换。

第二阶段：

模拟集成温度传感器/控制器。

集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。

第三阶段：

智能温度传感器。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。

智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路[1]。

第二章数字体温计总体设计方案

2.1数字温度计的设计方案

方案一：

由于是测温度电路，很容易想到热敏电阻之类的热电元器件和其他类似的温度感测装置测量温度，所测量的温度将随电压或电流变化而变化，把变化的信号采集过来，在进行A/D转换，就可以使用微控制器单片机，用于处理数据，如温度传感器AD590，它是一种线性电流传感器，温度范围为55°--150°，在电路显示部分虽然可以清楚地显示温度，但是这样的设计需要A/D转换电路，这样的话增加了电路的设计的复杂度。

方案二：

考虑使用非接触式的体温计，例如红外测温仪，利用分子之间红外光谱原理，为了获得精确的温度读数，测温仪与测试目标之间的距离必须在合适的范围之内，但这种体温计容易受到皮肤的干燥清洁度，空气温度，污染，电磁场等干扰因素的影响，造成误差比较大，而且成本比较高，不太适合家庭和医院使用。

方案三：

考虑到使用温度传感器AD590来进行测温电路的设计，在一般电子电路设计中都容易用到，AD590不带A/D转换，它是输出随温度而变化的电流信号，每变化一度电流变化1微安，用AD590测温，肯定要另加A/D转换器电路，这样的话就加大了硬件电路的设计。

方案四：

再考虑到温度传感器DS18B20，结合电子电路设计和电子产品开发，在大多数电子产品设计中，应用单片机设计是很广泛的，是我们大家很容易想到的。

很温度传感器有很多，比如大家都常用的DS18B20，但是它是三管脚器件，直接输出串行数字信号，且测温范围广，精度比较高，将物理信号转换成数字信号，传递给单片机进行处理，然后在液晶显示屏1602上显示，就可以满足设计要求。

2.2方案分析与论证：

现实生活中大多数体温计多由水银制成，使用水银体温计不但测温时间长，还存在很多不便之处，比如读数不便，测温精确度不高，而且水银温度计一旦破碎了对环境污染非常大。

随着科技的发展和社会的进步，人们更加喜欢往智能化，物联网时代发展，逐渐采用微型控制器来代替原来的水银体温计，使用单片机更加便捷而且易于控制，获得人们的喜欢和青睐，