基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字體溫計(jì)的設(shè)計(jì)

【摘 要】本文介紹了基于單片機(jī)，采用DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器設(shè)計(jì)的數(shù)字體溫測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)便于醫(yī)護(hù)人員對(duì)諸如兒童、精神病人等病人的體溫的記錄，實(shí)用性較強(qiáng)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字體溫計(jì)；AT89C51；DS18B20

1.引言

患者的體溫是醫(yī)務(wù)人員對(duì)其進(jìn)行體格檢查、診斷疾病，進(jìn)行生命體征監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)。通過測(cè)量的體溫變化，可以了解疾病發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，反映出某種疾病或疾病的某一個(gè)階段，及時(shí)控制疾病的惡化[1]。因此醫(yī)護(hù)人員會(huì)對(duì)患者每天都進(jìn)行兩次的體溫測(cè)量，如若患者為兒童或者精神病患者，體溫測(cè)量會(huì)更費(fèi)時(shí)。

近年，人們還設(shè)計(jì)出了人體紅外測(cè)溫儀這種非接觸式體溫計(jì)，但這種體溫計(jì)容易受皮膚的干燥清潔度、空氣溫度、污染、電磁場(chǎng)等干擾因素的影響[3]，因此要求被測(cè)人在被測(cè)環(huán)境中停留30min以上，以保證被測(cè)人額頭與外界換熱條件趨于穩(wěn)定，從而提高測(cè)量準(zhǔn)確性。還有一些用其他芯片設(shè)計(jì)的數(shù)顯體溫計(jì)，由于采用的溫度傳感器的不穩(wěn)定性，從而亦影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。為了提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率，減少病患者的痛苦及其時(shí)間。而針對(duì)市面上及部分醫(yī)院用到的普通的數(shù)顯體溫計(jì)，準(zhǔn)確度不夠高，誤差相對(duì)較大，從而影響對(duì)疾病的觀察和診斷，基于這一點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，基于單片機(jī)芯片AT89C51設(shè)計(jì)的數(shù)字體溫計(jì)，其為測(cè)量準(zhǔn)確度較高，成本又相對(duì)低的快速的數(shù)顯體溫計(jì)。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如下圖1所示，由DS18B20單線溫度傳感器來感知外界溫度的變化，通過總線傳給單片機(jī)AT89C51，進(jìn)而讀取溫度后提示及其顯示溫度。

圖1 硬件電路框圖

采用的DS18B20是一種價(jià)格便宜的單線數(shù)字溫度傳感器，它具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小，共有接地、電源、數(shù)據(jù)線3個(gè)引腳，無需額為的電源[4]；（2）測(cè)溫速度快，最多0.75s可以完成，極大提高了測(cè)溫速度；（3）測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，性能穩(wěn)定，安全可靠；（4）DS18B20適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，在醫(yī)院體溫檢測(cè)中也得到了一定應(yīng)用[5]。DS18B20能提供9位溫度讀數(shù)，不需要任何外周硬件便可構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)，在這9位寄存器中，最前面的兩個(gè)用來存放當(dāng)前溫度。通過DS18B20提供的44H（啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換）和BEH（讀取溫度）等專用指令，從而能夠快速讀取外部溫度。

圖2 系統(tǒng)引腳連線

圖3 系統(tǒng)主程序圖

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)芯片，其各引腳連線如圖2所示。芯片通過P1.0與DS18B20進(jìn)行單總線通信，啟動(dòng)DS18B20溫度采集功能，同時(shí)取出轉(zhuǎn)化后的體溫?cái)?shù)值。最后將體溫值顯示在于P0口及P2口的外接的四位共陰LED上。

綜上所述，本系統(tǒng)采用的器件主要有三個(gè)，首先DS18B20為溫度傳感器，用于檢測(cè)和完成溫度的轉(zhuǎn)換。AT89C51用來控制系統(tǒng)的采集過程以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)顯示。最后LED用于顯示所測(cè)溫度值。

3.軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主程序圖如右圖3所示，程序主要由定時(shí)堆棧顯示初始化模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，溫度值顯示及音樂提示等模塊組成。

系統(tǒng)的工作流程為：（1）系統(tǒng)接電，定時(shí)堆棧顯示初始化；（2）檢測(cè)DS18B20是否正常工作，如若正常工作，進(jìn)入下一步；（3）起動(dòng)溫度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；（4）設(shè)置測(cè)量等待時(shí)間，本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)等待時(shí)間為35s；（5）由DS18B20及AT89C51單片機(jī)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換；（6）調(diào)節(jié)屏顯時(shí)間延時(shí)；（7）實(shí)時(shí)顯示所測(cè)溫度數(shù)值。

4.結(jié)論

在本文中，采用了DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器，并基于單片機(jī)基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)字體溫計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單，低成本、低功率、較高準(zhǔn)確度、使用方便和安全、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，不僅適合于醫(yī)院中的應(yīng)用，尤其是用于兒童和精神病患者體溫的測(cè)量，而且也可以適用于日常生活中室溫及體溫的測(cè)量。

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