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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。
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。
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。
DS18B20
DS18B20
单片机
LED显示器
蜂鸣器
图2.1 设计思路示意图
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:
采用3引脚TO-92的封装形式。
采用6引脚TSOC封装形式。
采用8引脚SOIC封装形式。
DS18B20芯片的引脚功能如下:
GND:电源地。
DQ:数字信号输入/输出端。
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。
VDDDQ64位ROM和
VDD
DQ
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
图
图2.2 DS18B20内部结构示意图
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)
图2
图2.3 64位ROM示意图
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281x1012的十进数编码,作为该
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