毕业设计（论文）-基于单片机的体温监测仪设计.doc

毕业设计(论文)说明书课题名称： 体温监测仪设计 院 （系）： 计算机工程系 专 业： 通信工程 班级： 通信072班学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 讲 师 2011年 05月24日广西工学院毕业设计说明书 体温监测仪设计摘要近年来，有关体温的临床研究也日渐增多，但目前大部分医院对病人体温的测量都是采用人工定时测量的方式，使用的测量工具仍是传统的水银体温计。此项常规护理不仅耗费大量的人力，而且对测量结果进行汇总、查询、分析比较繁杂，还有病人在出现特殊情况时由于不能及时反馈，可能会造成治疗时机的延误。另外对于传染病患者，如SARS患者，监护人员与患者接触，还会增加感染的几率。可见这种方式具有很大的局限性，因此需要一种既能够监护病人，又无需与其经常接触的测量方式。 本体温监测仪正是为满足这样的需要而设计的，利用它可以对病人的体温变化情况进行监测而无需与病人经常接触。AD590 可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号，测量精度高并具有消除电源波动的特性。除此之外 ,AD590 还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点。 本文详细介绍了温度传感器AD590和单片机STC89C52的工作原理和特性，对方案设计做了详细分析，给出主要模块的电路原理图、系统框图和程序流程图。本系统主要由四个模块组成：温度传感器模块、A/D转换模块、单片机模块、液晶显示模块。关键词：体温监测仪，AD590温度传感器，精度高，单片机STC89C52AbstractIn recent years, the temperature increase in the number of clinical studies, but most hospitals are measuring body temperature of patients using artificialTiming measurement methods, the use of measurement tools is still the traditional mercury thermometer.The routine care of people not only spend a lot ofPower, and summarize the results of measurements, query, analysis and comparison of complex, there are special circumstances when patients can not and becauseWhen the feedback may cause delays in treatment time.In addition to infectious diseases such as SARS patients, and patients who received careTouch, will also increase the risk of infection.Shows the limitations of this approach has great, requiring both to monitor a patient,And without regular contact with their measurement.The temperature monitor is to meet the needs of such a design, and use it to the patients body temperature can monitor the situationMeasurements without regular contact with the patient.AD590 output directly proportional to absolute temperature current signal, the output of a seriesResistor is converted to a voltage signal, high precision and with elimination of the characteristics of power supply fluctuations.In addition, AD590 also hasTemperature does not need reference points, anti-interference ability, and good interchangeability.This paper describes the AD590 temperature sensor and microcontroller STC89C52 the working principle and characteristics of the program made a detailed designDetailed analysis, given the main module circuit diagram, block diagram and flowchart.The system consists of four modules:Temperature sensor module, A / D converter module, single chip modules, liquid crystal display module.Key words:body temperaturemonitor, AD590temperature sensor, high precision,single chipSTC89C52IV目录摘要IAbstractII目录III1 课题背景和研究意义11.1 选题意义11.2 国内外研究现状11.3 课题的理论依据和主要研究内容22 系统硬件设计321 单片机控制模块3211 STC89C52简介3212 STC89C52主要特性6213 STC89C52管脚说明622 温度检测模块9221 AD590的简介9222 AD590的特性10223 AD590温度传感器工作原理11224 AD590的温度测量方法分析1323 A/D转换模块1424 体温显示模块143 系统软件设计173.1 Keil C51简介173.2 绘制原理图173.2.1 sheet设置173.2.3 元件放置及查找183.2.4 新建原理图元件技巧及注意点183.3 PCB图设计193.3.1 PCB的导入193.3.2 PCB的布局布线193.4主程序流程设计20结论22致谢23参考文献24附录25附录一：系统的总原理图25附录二：系统的PCB图及元件分布图26附录三：程序清单27广西工学院毕业设计说明书 体温监测仪设计1 课题背景和研究意义1.1 选题意义 体温是临床医护人员采集病史和资料过程中最重要的客观指标之一，也是人们比较容易获得的生理参数。体温测量的准确性和及时性直接影响到疾病的诊断和治疗。近年来，有关体温的临床研究也日渐增多，但目前大部分医院对病人体温的测量都是采用人工定时测量的方式，使用的测量工具仍是传统的水银体温计。如每天护士定时到病房去测量每个病人的体温，手工记录并绘制体温变化曲线，供医生分析病人病情时参考。此项常规护理不仅耗费大量的人力，而且对测量结果进行汇总、查询、分析比较繁杂，还有病人在出现特殊情况时由于不能及时反馈，可能会造成治疗时机的延误。另外对于传染病患者，如SARS患者，监护人员与患者接触，还会增加感染的几率。可见这种方式具有很大的局限性，因此需要一种既能够监护病人，又无需与其经常接触的测量方式。便携式体温监测仪正是为满足这样的需要而设计的，利用它可以对病人的体温变化情况进行监测而无需与病人经常接触。 近年一些大型医院引进了一些多功能监护系统，能对人体的一些基本参数进行测量，比如测量血压、心率、心电图、血氧饱和度、呼吸、体温等等。但这样的系统体积相对比较大，便携性较差，而且比较昂贵，医院的采购费用和病人的使用费用都很高，一般只适用于危重病人。对于有些患者，不需要对上述指标进行实时的全面监测，可能只需要对体温等一些基本指标进行监测，这时采用上述复杂的系统，无疑增加了大量不必要的开销。本课题研究的体温监测仪以价格低廉、具有超低功耗的51系列单片机为核心，充分利用单片机外围模块的特性，通过软件实现大部分功能，省去了专用的硬件模块，大幅降低了仪器的成本。 1.2 国内外研究现状温度传感器的发展 温度传感器使用范围广，数量多，居各种传感器之首，其发展大致经历了以下3个阶段：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。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。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。 体温测量的历史，可以追溯到l6世纪。当时Saatorio用空气热膨胀的原理，制出了第一支测量口腔温度的体温计。本世纪初，开始用水银来制作体温计，至今在临床上得到了广泛的应用。根据1928年Ebstein的报告，当时除测量口腔及腋下的温度外，还可以测量直肠、颈部、大腿根部，外耳、阴道温度及尿温。这些都是用被测皮肤温度与玻璃球内积存的水银温度相等的原理实现的。由于水银体温计使用方便、精度高，因而应用很广。再加上测温方法及其结构都已成熟，没多大改进余地，人们对它的研究失去了信心，至今几乎没有什么进展。由于用水银体温计进行体温监测很不方便，水银的污染也很严重等， 为了正确测量局部温度，最近促使人们开发了各种不同的测温仪器和测温方法。只因临床上测温方法至今也没有多大变化，近年普及的电子体温计又不能获得更多的其他生理信息，精度也无多大提高，相比之下，水银体温计仍不愧是一个精度高、便宜、使用方便的测温仪器。因此，盲目地用电子测温仪来取代水银体温计并不一定恰当，若只注意汞污染问题，必须用电子体温计来替代水银体温计的理由也是不充分的。尽管这样，已有许多医院采用了电子体温计，用其它电子仪器测量体温也日益普及。这一事实至少表明，电子测温仪器的性能已接近水银温度计的性能。1.3 课题的理论依据和主要研究内容目前大部分医院的病人的生理参数都是人工定时测量的方式，如每天护士定时到病房去测量每个病人的提问，手工记录并绘制体温变化曲线，供医生分析病人病情时参考。此项常规护理不仅耗费大量的人力，而且对测量结果进行汇总、查询、分析比较复杂，同时病人在出现特殊情况时由于不能即使反馈，可能会造成治疗时机的延误，可见这种方式具有很大的局限性，尤其对于传染病患者，监护人员不方便与其接触。因此需要一种键能监护病人，又无需与其经常接触的测量方式。体温监测系统正是为满足这样的需要而设计，利用它可对病人的情况进行监护而无需与其接触。体温是临床诊断各种疾病的重要依据。目前，临床上测量体温主要采用护士用水银体温计测量并记录的方法。采用这种方法，医护人员的工作量比较大，实时性差，还会增加医护人员染病的可能性。 本课题研究的体温监测仪,以新型的低功耗单片机STC89C52为核心，通过温度传感器AD590测量患者的体温,并可以将测得的体温模数转换后传输到LED1602显示，以供进一步分析和处理。这种方法的传输可靠性较高，对系统资源的占用较少。由于没有采用硬件UART模块，也大幅降低了系统的成本。 该仪器可以准确的测得患者的体温。2 系统硬件设计本系统分为三个部分，一个是由温度传感器组成的检测部分，一个是A/D转换，另一个是由单片机和1602液晶组成的主控与显示部分。本系统利用AD590温度检测电路将检测到的数据送到ADC0809，再由ADC0809模数处理后传送到单片机，单片机对接收到的数据进行处理并送到1602显示，5V稳压电源给各个部分供电。其系统组成框图系统如图2.1所示。 液晶显示LED1602单片机STC89C52ADC0809 A/D转换温度传感器AD590电源图2.1 系统组成框图系统21 单片机控制模块211 STC89C52简介本设计选用STC89C52单片机做为主要芯片，是很好的选择。控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的STC89C52单片机，属于MCS-51系列。STC89C52是一个低功耗、性能卓越、保密性好、烧写方便、烧写速度快高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用SST公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼是普通51单片机的100倍. STC89C52完全兼容AT89C51 AT89C52 AT89S51 AT89S52 而且加入了更多新功能, 它内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多P4口(PLCC封装)、片内自带8路8位AD(AD系列)，片内自带EEPROM、片机自带看门狗、双数据指针等。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。单片机主控模块包括了振落电路、复位电路，同时接入了各个模块的接口，保证了整个系统的灵活性单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能。硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。单片机主控电路原理图如图2.2所示：图2.2 单片机主控电路原理图STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图2.3（a）所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图2.3（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。（a）内部方式时钟电路 （b）外部方式时钟电路图2.3时钟电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表2.1所示。表2.1 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00HRST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。复位电路如图2.4。图2.4 复位电路上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。212 STC89C52主要特性（1）与MCS-51 兼容 （2）8K字节可编程闪烁存储器 （3）寿命：1000写/擦循环（4）数据保留时间：10年（5）全静态工作：0Hz-24Hz（6）三级程序存储器锁定（7）256*8位内部RAM（8）32可编程I/O线（9）三个定时器/计数器（10）6个中断源 （11）可编程串行通道（12）低功耗的闲置和掉电模式（13）片内振荡器和时钟电路213 STC89C52管脚说明STC89C52外形及引脚排列如图2.5所示。 图2.5 STC89C52引脚图引脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入。P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这也是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如下表2.2所示。表2.2 P3口特殊功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）RST/Vpd（9脚）：复位信号输入端，高电平有效。当单片机运行时，若在此脚加持续时间大于两个机器周期的高电平，就会完成复位操作。使单片机恢复到初始状态。单片机正常工作时，此脚为0.5V高电平。Vpd为备用电源脚。当主电源发生故障，降低到某一规定的电平时，将+5V电源自动接入RST端，为内部RAM提供备用电源，以保证片内RAM数据不丢失，从而使单片机在复位后能继续正常工作。PSEN（29脚）：片外程序存储器选通信号线，低电平有效。从外部程序存储器读取指令或数据期间，每个机器周期信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储期间，PSEN信号处于无效状态。ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号。ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问片外存储器期间，下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位；在不访问片外程序存储器时可以作为对外输出的时钟脉冲信号或用于定时，此频率为振荡周期的1/6。对于EPROM型的单片机如（8751），在EPROM编程期间，此脚用于输入编程脉冲。当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该脚接上备用电源Vpd（+5v）为内部RAM供电，以保证RAM中数据不丢失。 EA/VPP（31脚）：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。22 温度检测模块221 AD590的简介 AD590是一种模拟温度传感器， 但是无需附加的线性化电路来校准热敏电阻的非线性。当要求电压(或电流)与温度之间呈线性关系时，它是迄今为止的最佳选择。虽然新的数字输出温度传感器已经在许多应用中取代了模拟输出温度传感器，但是模拟输出温度传感器在那些无需数字化输出的应用场合仍然能够找到其用武之地。AD590温度检测模块电路原理图如图2.6所示。图2.6 AD590温度检测模块电路原理图由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源，线性好。基于该器件输出电流与绝对温度成正比这种特性，对于温度测量的应用包括冷端补偿和离散补偿的纠正，以及流速测量、标准流度或风力测定。AD590 这一芯片适用于混合电路及受保护环境的快速温度测量条件下。此外，AD590也可用于细微的传感应用中。这一器件由于其高阻抗输出电路对长线路上电压压降较为敏感。根据其输出特性，A D590的应用也是多元化的：电流可转换成一个CMOS多路(复用)器或者供给电压也可转换成逻辑门输出。AD590的封装和应用电路如图2.7所示。图2.7 AD590的封装和应用电路AD590电流输出温度传感器在许多应用领域一直是很有活力的产品。因为其高阻抗电流输出使它对长线传输的电压降落不敏感，这种器件经常用于远程温度检测。因为它能够检测 - 55150的温度，并且具有+ 4 V30 V宽电压工作范围，它能用于多种多样的温度检测。具体设汁时，可依据其特性参数选用。222 AD590的特性AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源温度传感器。它的主要特性如下：( 1 ) 测温范围- 55+l50；( 2 ) 线性电流输出lA K；( 3 ) 线性度好，满刻度范围为0 .3；( 4 ) 电源电压范围4 30 V，当电源电压在5 10V之间，电压稳定度为l 时，所产生的误差只有0.01；( 5 ) 电阻采用激光修刻工艺，使在+ 25 ( 298.2K) 时，器件输出298.2A：( 6 ) 功率损耗低。223 AD590温度传感器工作原理在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mVK的电压信号。其基本电路如图2.3所示。AD590的工作原理AD590通过利用硅晶体管的基本性能来实现与温度成正比这一特性，二极管的基本方程为：I = I s ( e-1 ) I se ( 1 )式中，I 通过二极管的电流，I s 二极管的反向饱和电流，V二极管两端电压 (伏)，q 电子电荷量，等于 1.60210(库)，K常数，等于 1.38 10 (焦耳K )，T绝对温度 ( K )由式 (1)可知，II s = e ，所以V = KTql n I / I s = KTql n J ( 2 )由式 ( 2 ) 可知V与绝对温度成正比，AD590就是根据式(2 )工作的。AD590的简化电路如图2.8 所示。图2.8 AD590的简化电路设T3、T4为理想三极管，将电流 I分成两部电流I = I。由8个和Tl一样的三极管并联构成 T2所以T l 的电流密度JI 是 T2的电流密度J2的8倍，两个相同的三极管流过不同的集电极电流I时，其V之差与绝对温度成正比，即：V= V- V= KTql n JlJ2=Kq(1n8)T=17910T（3）由式（3)可知，V与T成正比，V是T2管射极电阻R上的压降，由于V与成正比所以通过R上的电流I必与绝对温度T成正比，因I=2I，集成电路中的总电流I必与T成正比。设R=358，I= 2(17910R )T，所以I/T=lAK（4）这就是AD590当温度改变l度（绝对温度）获得lA电流输出的，这就是把温度转成电流的道理。图2.8是利用UBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3和T4的发射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为UBE。因此，电流I1为：I1UBER（KTq）（lnn）R对于AD590，n8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻RL上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图2.6中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1AK的I值。224 AD590的温度测量方法分析AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1 K恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mV/K的电压信号。其内部结构如图2.9所示。图2.9 AD590的内部结构图图2.9所示是AD590的内部电路， R5、R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10为对称的Wilson电路，用来提高阻抗。T5、T12和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接防式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I的13。T9和T11的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出： UBE（R62 R5）I3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是R5的23。根据上式不难看出，要想改变UBE，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使UBE减小，不过，改变R5对UBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250之下使总电流I达到1AK。23 A/D转换模块ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。（1）主要特性：1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时） 4）单个+5V电源供电 5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度 7）低功耗，约15mW。 （2）外部特性（引脚功能）：ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。 IN0IN7：8路模拟量输入端。 2-12-8：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 GND：地。 （3）工作过程：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。ADC0809 A/D转换模块电路原理图如图2.10所示。图2.10 ADC0809 A/D转换模块电路原理图ADC0809在本设计中主要采集AD590温度传感器测量到的体温，然后送到单片机STC89C52进行模数转换，使采集到模拟的体温值转换为数字值，传到液晶显示屏进行显示。16广西工学院毕业设计说明书 体温监测仪设计 ADC0809的引脚接口如下表2.3所示。14广西工学院毕业设计说明书 体温监测仪设计表2.3 ADC0809引脚说明ADC0809引脚与外围电路相接口ADC0809引脚与外围电路相接口6单片机P3.017单片机P0.07单片机P3.218单片机P0.48单片机P0.319单片机P0.59单片机P3.120单片机P0.610单片机ALE即30引脚21单片机P0.711VCC22单片机P3.012VCC23GND13GND24GND14单片机P0.125GND15单片机P0.226AD590的负极16GND 转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式： （1）定时传送方式 对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。24 体温显示模块采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格低。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高、数字式接口 、体积小、重量轻 、功耗低 。1602LED 主要技术参数： 显示容量:162 个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm 1602液晶显示模块电路原理图如图2.11所示。图2.11 1602液晶显示模块电路原理图引脚功能说明：1602LED 采用标准的 14脚（无背光）或 16脚（带背光）接口；第 1 脚：GND为地电源。 第 2 脚：VCC接 5V正电源。 第 3 脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W为低电平时可以写入数据。 第 6 脚：E端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 714脚：D0D7为 8 位双向数据线。 第 15脚：背光源正极。 第 16脚：背光源负极。3 系统软件设计 3.1 Keil C51简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。Keil C51软件是目前比较流行的，用于开发51系列单片机的软件。该软件提供了包括C编译器，宏汇编，链接器，库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一集成开发环境uVision IDE，将这些部分组合在一起。该软件可以对C语言源程序进行编译，对汇编语言源程序进行汇编，链接目标模块与库模块以产生一个目标文件，生成HEX文件，对程序进行调试等。Keil为单片机使用者提供了一个较好的实验环境，特别适合于初学者边学边练，易于尽快掌握。3.2 绘制原理图随着电子技术的迅速发展，大规模、超大规模集成电路的应用使印制电路板（PCB)的布线更加精密和复杂，因此很多厂商都推出了自己的电子线路CAD（Computer Aided Design计算机辅助设计）软件，其中Protel以其界面友好、功能完善、操作简单、易学易用等优点，在EDA（Electronic Design Automation电子设计自动化）领域得到广泛使用，深受广大电子爱好者欢迎并作为首选的软件。2008年Altium公司推出了Altium Designer 6.9，主要运行在Windows XP、Win7操作系统上。原理图设计是整个Protel工程的开始，它的好坏直接影响到后续工作，因此绘制一张正确的、能满足生产实际要求的电路是非常重要的。对于Protel DXP原理图设计的常用功能及参数设置，不再此详细阐述。位了提高原理图设计效率，主要从sheet设置、元件放置和查找、新建原理图元件等方面讲述一些技巧。3.2.1 sheet设置单击DesignDocument optionssheet option ，可以对原理图图幅尺寸、图样摆放等属性进行设置，例如边框色、工作表背景颜色等。在Sheet Options标签页的Grids栏中，可以对栅格进行设置。Grids栏包括两项：Snap设定光标移动的步长-摆放导线和元件时以一个栅格位最小移动单位。此选项的目的是使设计者在画图过程中更方便的对准目标和引脚。Visible选项决定图样实际显示的栅格的距离，不影响光标的移动。如果选项中Electical Grid设置栏中Enable，则系统化导线时，将在以箭头光标为圆心、以Gird栏中的设置值为半径的范围内，自动收索电气点，并引导鼠标光标移至最近的有效连接点上，在该节点上显示出一个“口”。该功能使连线工作变得轻松快捷，捕捉栅格与可视栅格最好相同。3.2.3 元件放置及查找绘制原理图时，必须先加载元件库，常用的元件库为Miscellaneous Devices .IntLib和Miscellaneous connectors.IntLib。对于常用的元器件，可通过其名称进行搜索。如电阻为“Res”，电容为“Cap”，二极管为“Diode”等，符合条件的元件就会显示在下方的元件清单中。当放置多个相同的元件时，可巧用Tab键。如需在原理图中放置10个封装和电阻值相同的电阻，并以R1、R2、R3等递增的形式显示，则可在把电阻放置到原理图编辑区的过程中单击键盘上的Tab键，弹出元件属性对话框，通过更改Designator属性为R1，设置相应的阻值和封装，待鼠标回到编辑区时单击鼠标10次则会显示R1R10,这样操作快速方便。省去了多个元件重复更改的麻烦。对于一些不常用的元件，也可以通过搜索功能进行查找，如“74LS160”集成芯片，事先并不知道它所在的库，因而没法事先加载，这就需要通过快速查找功能。单击Librares工作区面板的Search按钮打开查找库对话框，确认Scope被设置为Libraies on Path，并且Path区指向DXP的安装路径的Libaries文件夹，在Search Criteria单元的Name文本框内键入“74LS160”，单击Search按钮开始查找，当查找进行时Results标签将显示。如果你输入的规则正确，符合元件名称的所有元件将显示在查找库对话框。若在查找过程中已找到所需的元件，可点击“stop”按钮进行终止。选中所需的元件单击select按钮，则该元件所在的原理库中可用，并可放置元件到原理图中。值的注意的是，在查找之前，必须确认库工作区面板的过滤栏为空。否则通过上述方法查找到的结果无法再元件清单中显示。3.2.4 新建原理图元件技巧及注意点DXP 系统为用户提供了丰富的元件库，但由于各种新型元件不断出现使得元件库来不及更新，再加上我国的图形符号与Protel中的元件图形符号不一致，使得我们在实际绘图时时常碰到所需要的一些元件符号不能从自己已有元件库中获得。因此，需要建立自己的元件库，便于随用随取。在建立新元件库是时，设计者往往遇到这样的情况，即在放置引脚时，没有注意到引脚两端的不同，随意去放置，等到新建元件放置到原理图中时，往往出现该元件与它元件相连时导线连接不上或无法对齐等现象，造成很大的错误。绘制元件时注意点：（1）绘制元器件必须在第四象限，巧用绘制工具，在