单片机数字体温计的设计牡丹.doc

通过LED技术打造隐形电动车系 别： 光电信息系 专 业： 光电信息工程 班 级： B100106班 学 号： B10010638 姓 名： 彭牡丹 2013年6月1日单片机数字体温计的设计摘要随着单片机技术的发展和进步，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛。设计了以为核心，采用为温度采集模块和液晶显示模块的单片机控制数字体温计。该数字体温计与普通的水银体温计相比，具有测温时间短、范围广、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；传统的体温计多由水银制成，在使用过程中存在测温时间长、读数不便等诸多缺点，不方便人们使用。随着数字电子技术的不断发展，人们逐渐采用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，若想使用单片机来处理体温这类非电信号，必须借助于温度传感器，将温度转换成弱的电流或者电压（模拟信号），然后通过模数（）转换，来适应单片机的接口需要。一般的体温检测大多以热敏材料作为温度传感器，如热敏电阻，但是热敏电阻的可靠性较差、测量准确率低，而且还必须经专门的接口电路转换成数字信号后才能由单片机进行处理。基于以上原因，设计了采用数字温度传感器实现单片机控制的数字体温计。硬件电路设计 数字体温计硬件电路包括个模块：（）体温数据的采集：温度传感器芯片；（）单片机的接口电路的设计：的最小系统的应用；（）数值的显示：；（）电源模块。图是数字体温计的硬件电路模块图。采用精度较高的数字式温度传感器，该器件采集的体温信号是数字信号，可直接送往单片机。单片机系统对输入的信号进行处理，形成显示码送往液晶显示模块显示，完成温度从采集、数据处理到数字显示的整体功能。 图为硬件实物图。体温数据采集模块是一种可编程分辨率的单总线数字温度传感器，它有唯一的序列号存储在内部存储器中，温度分辨率可选择到位（二进制）的数字，无需外部器件来直接表示所测量的温度值，通过一个单线接口发送和接收信号，和单片机之间仅需一条连接线（加上电线），无需转换，而且读写指令以及温度转换指令又都是通过数据总线传入，无需再接外部电源，测温范围在：。温度测量工作过程，主要是通过计数器计数一个由温度系数较低的晶振在当前温度条件下所产生的脉冲个数，而这个计数器的计数周期则由另一个温度系数较高的晶振所控制。计数器的计数周期预先设置在对应于的那一档次，当外界温度高于时，则在计数器的计数时间结束以前，温度系数较低的晶振所产生的脉冲全部通过计数器，这时通过内部补偿电路重新设置新的温度值，再让温度系数较低的晶振所产生的脉冲全部通过计数器；如果刚好在计数时间结束时全部通过，则就得到一个与当前温度有关的值，再通过内部补偿就可以得到高精度的温度值。数据处理模块本设计的数据处理模块采用单片机构成的最小系统，是一种低功耗、高性能的位微控制器，具有可编程闪速存储器。单片机最小系统与进行单总线通信，启动温度采集功能并取出转化后的体温数值，最后显示在显示模块中。显示模块本设计采用的是 字符液晶显示，液晶显示相比数码管有更加美观和易读取等优点。 液晶模块内部的字符发生存储器（）已经存储了 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，比如大写的英文字母“”的代码是（），显示时模块把地址 中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“”。因为 识别的是码，试验可以用码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如。读的时候，先读左边那列，再读上面那行，如：感叹号“！”的为，字母“”的为（前面加表示十六进制）。电源模块节的电池串联起来实际的输出电压在到之间，完全符合单片机工作电压。电池输出的电压是最稳定的，不会有干扰、波动，同时电池供电使得数字体温计有良好的便携性，可以随时随地测量体温。系统软件设计本设计在软件方面采用单片机语言设计，一定程度上简化了软件编写，而且逻辑性更强，降低了程序在运行过程中出现死循环和跑飞的可能性。程序流程主程序的标号为，其主要功能是：调用各子程序、传感器数据的记取、液晶显示代码生成、数据保存及控制功能的实现。流程图如图所示。图主程序流程图主程序（）；，；（）；（）；初始化（）（）；开始转换（）；（）；读取温度；（；）（）（，）；（，）；测温模块子程序是单线器件，在一根线上实现数据的双向传输需要严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。首先将初始化，复位。然后单片机等待的应答脉冲。一旦单片机检测到应答脉冲，便发起跳过 匹配操作命令。成功执行了 操作命令后，就可以使用内存操作命令，启动温度转换，延时一段时间后，等待温度转换完成，再发起跳过 匹配操作命令，然后读暂存器，将转换结果读出，并转换为显示码送液晶显示。温度处理程序：（），；（）；（）；（）；（）；（）；转换（）；低位（）；高位（）判断温度正负；负温度处理（的负温度是正的反码，即将它取反，就得到正的温度）；降低精度（去掉小数点）；减小测量范围（）；（）；调试性能分析调试以软件（程序）调试为主。硬件调试较简单，主要检测是否焊接正常，规范。软件调试首先用显示程序对硬件进行检验，然后分别进行主程序、测温子程序等编程及调试。由于与单片机采用串行数据传送，因此对其编程必须严格规定读写时序，否则无法测温。性能测试可与成品的水银体温计同时测量比较。本系统由于采用高精确度的元件，误差指标可以限制在以内，另外的测量范围完全适合一般的应用场所（见图所示），最大的分辨率可达到，测温时间可控制在分钟之内，而水银体温计的误差较大，测温范围一般在之内，测温时间在分钟左右，因此，比起传统的体温计，它的优势非常明显。图数字体温计的读数显示结束语体温是一项重要的生理指标，如何能更方便更精确地测出体温一直是科学家努力的目标。近年来，人们环保意识日益增强，迫切希望能有新一代的电子体温计取代对环境造成严重汞污染的水银体温计。本文设计的这种基于单片机控制的数字体