电子体温计----翻译

1、啊8一种新型数字化电子温度计的设计和制作一种新型数字化电子温度计的设计和制作Pingjun Tao, Shengzhou Yang, Yuanzheng Yang, Xianchao Chenand Yeqiu YuFaculty of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China Shenzhen Yongmen Electronics Technology Co., Ltd., Shenzhen 518031, China pjtao关键词: 快速电子温度计；智能控制；温度

2、传感器；快速反应。摘要：人体温度是人体具有生命活动的表现,同时也是人体新陈代谢重要的生理参数。体温不仅具有生理意义,还具有重要的临床意义,它是医生给病人做出正确临床诊断结果的主要依据之一。智能化数字电子温度计是一种以NTC温度传感器为核心,通过程序控制整个硬件系统，来实现快速的、准确的得到实时温度的温度计。在程序的控制下,实现了温度计的智能化，温度计不仅可以准确地记录温度,也可以有许多的扩展功能,如语音报温度和关于温度的逻辑判断，并且能通过显示模块将判断和测量的结果显示出来。引言正常人体体温是受人体的体温调节中枢来控制的，并通过神经、体液等因素使产热和散热的过程呈动态平衡状态，保持体温在相对恒

3、定的范围内。正常的体温是机体进行新陈代谢和生命活动的必要条件。体温是人体内新陈代谢活动的结果，也是病情变化的客观指征之一1。当病原菌侵入机体后，使机体某一局部发生变化，通过神经内分泌调节可以引起应激反应，明显表现在体温的改变。通过观测体温，可以了解机体内重要脏器活动、疾病的动态情况。体温测量的准确性直接影响到疾病的诊断、治疗和护理2。体温是一个从临床医务人员那里获得的一个十分重要的客观指标,对于疾病历史收藏和数据处理也十分重要。与此同时，体温是相对容易获取的生理参数，温度测量的准确性和及时性直接影响着疾病的诊断和治疗3。对于常规的玻璃水银温度计，因为在温度的测量中，水银要实现热平衡所需的时间相

4、对是很长的，所以这种温度计的测量速度相对较慢。另外,玻璃水银温度计在读数时采用光的折射原理,因此在读取所得到的温度数据时十分困难。与此同时,在读数时，温度计刻度的最小位一般都需要人眼去估读,因此其准确性很低4。玻璃水银温度计的重置非常不方便,另外，温度计采用的材料也是很容易破碎的玻璃。水银温度计在应用中很容易导致交叉感染。与此同时,水银温度计含有液体金属汞,其一旦泄漏容易对环境造成严重污染,人们对水银污染地关注度也越来越高并且有很长的时间了5。因此,研究和开发新型的高精密的温度测量仪器非常迫切的。本文介绍了数字电子体温计的设计和制做,对即要得到连续可靠而且高精度的温度值又防止环境的污染起到了十

5、分积极的作用。工作原理智能电子温度计是一种典型的智能化仪器,其中MCU作为核心,并且结合其它硬件电路在程序的控制下实现体温的智能化测量6。智能电子温度计的系统硬件由六个方面组成,即温度传感器、放大电路、A / D转换电路、单片机核心模块、液晶显示模块和语音报温度模块。温度计的软件部分主要包括A / D转换、数字滤波器、智能化功能和显示程序。智能化数字电子温度计的工作原理是通过温度传感器把温度信号转换成电信号,然后再把得到的电信号通过放大器放大到能满足A / D转换器转换的要求。然后通过A / D转换器,在A / D转换器的控制下将不断变化的电信号转换成数字信号。这个信号将被发送到单片机,通过程

6、序在单片机中实现数字滤波、线性化处理、数据存储、逻辑判断等的处理,从而实现相应的智能化功能。最后将温度测量结果发送到液晶显示模块。在显示程序的控制下,显示模块显示出温度测量的结果,包括温度数值和汉字。同时,在语音芯片广播程序控制下，用语音来播报测得的温度值。因此,各种温度测量在操作上往往更智能和人性化6。温度传感器的选择根据温度和宏观物理参数之间的关系,以及对它们的校准，就可以实现温度测量。对于传统的温度测量方法来说,通常被用作温度传感装置是热电偶、热电阻或铂电阻等温度传感器。通过传感器随温度变化而引起的电位差,就可以间接的获得所测量的温度值7，8。线性NTC温度传感器的温度电压转换装置具有良

7、好的线性,在很长一段时间中，传感器的非线性给了仪器设计人员相当大的困扰，NTC温度传感器克服了传统温度传感器非线性的问题。本文介绍采用的NTC温度传感器是由深圳市Yongmen电子科技有限公司生产制作的,其热敏电阻的变化范围:102 到107,温度系数:-2% 到 -6.5%,线性:±0.5%,稳定性:±0.05/年,温度系数变化率:-2.4 mv /。图1所示温度传感器的原理框图。图1 温度传感器的原理框图数字温度计的设计温度计的硬件系统结构主要包括单片机核心模块、振荡电路模块、显示模块、通信模块和电源模块9。微控制器采用了新一代加强型的单片机。这款单片机包括EEPROM

8、,16位定时/计数器和可编程看门狗电路,大大简化了系统设计,同时也提高了系统的可靠性和稳定性10。为了实现温度和频率转换,NTC热敏电阻和定时器形成一个多谐振荡电路。定时器是一个多功能的数字模拟混合集成电路,主要由两个比较器,一个SR锁存器,集电极开路的三极管。定时器能很方便地形成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。这两个施密特触发器和单稳态触发器不能自动生成矩形脉冲10，他们只可以将其他波形转换为矩形波。多谐振荡器是一种自激振荡的电路,它不需要一个外部输入信号就可以自动生成矩形脉冲。图2为智能数字化电子体温计控制原理程序流程图。图2 智能数字化电子体温计控制原理程序流程图和其他热敏

9、测温元件一样,在环境温度和NTC热敏电阻耐热性之间有一个非线性过渡的关系。通过非线性校正,温度测量精度可以得到改善11，12。智能化数字电子温度计主程序流程图见图310。智能化数字电子体温计主程序是用C语言编写代码,功能主要完成系统初始化、频率测量、转换和调整测量结果以及温度显示等。图3 智能化数字电子温度计主程序流程图温度计的包装和测试在本文中,智能化数字智能电子温度计的电路设计相对简单,可以使用万能实验板焊接完成。温度计电路以及温度计本身非常适合有兴趣的电子爱好者学习和仿制。在各种电路和芯片焊接完成后,整个温度计被封装在一个塑料外壳中。然后对封装的数字电子温度计进行外部包装,并且制作出精美

10、的商标、图片和文本描述。现在,智能化数字电子温度计的这些准备已经完成，它就成为一个真正的商品,可以在市场上出售。在完成后的智能化数字电子温度计的设计和制作后,测试结果的分析也是必须要完成的一项任务。理论温度与热电阻的阻值变化关系如图4所示，在正常体温变化范围 35到42 内理论温度与实际测量的温度的关系如图5所示。从图4和图5,可以看出,测量的绝对误差小于0.1,响应时间也小于10秒。与此同时,各种各样的智能化功能也可以实现,如判断和显示测量温度值,以及完成测量数据的查询,通过按键实现复位和取消等。如图4 理论温度与热电阻的阻值变化关系图5 理论温度与实际测量的温度的关系结论以NTC温度传感器

11、为核心,通过整个硬件系统和软件控制系统，准确快速的智能化数字电子温度计就完成了。在程序的控制下,实现温度的智能化测量。智能化数字温度计不仅可以准确地记录温度,也有许多扩展的功能,例如温度数值的语音播报和温度测量值的逻辑判断,显示模块显示测量结果等等。以单片机为核心,在程序的控制下,结合A / D转换器和液晶模块等硬件电路，智能化数字电子温度计就可以实现智能温度的测量。在对测试结果进行分析后,绝对误差小于0.1,响应时间小于10秒。各种智能化功能也可以实现,如判断和显示测量温度的数值,以及完成测量数据的查询，通过按键取消和对体温计复位等。因此，本文的设计和制作的新型智能化数字电子温度计具有良好实

12、用价值。这项工作受到了以下单位的大力支持：广东省和教育部联合项目组(Nos.2012B091100099 2012 b091100303 b091100133),中国自然科学基金会(批准号 No.51201038),高专业研究博士项目基金会(批准号2012442012009),广东国家自然科学基金会(批准号S2012040007575)。7参考文献1 T. Yao, "Physiology". Beijing: People's Medical Publishing Press, 2003, pp. 205-206. 2 R. Shao and Y. Yao, &q

13、uot;60 cases of temperature measurements of surgical patients at different time". Zhejiang Journal of Preventive Medicine, vol.12, no.11, pp. 55-27, 2000. 3 G. Michele and J. Amy, "Comparison of oral and tympanic temperatures in adult surgical patients". Applied Nursing Research, vol.

14、15, no.1, pp. 42-47, 2002. 4 J. Dong, Y.D. Song, and J.X. Li, "The design of Intelligent thermometer based on SPCE061A". Modern Electronic Technique, vol.33, no.19, pp. 141-143, 2010. 5 K. Yang, "The principle and characteristics of electronic thermometer". China medical device i

15、nformation, vol.3, no.1, pp. 42-43, 1997. 6 C. zhuang, J. Yang, H. liu, and H. Xiao, "Study on a new type of intelligent electronic thermometer". Henan Science, vol.22, no.6, pp. 853-855, 2004. 7 X. Liu, "Linear temperature measurement device of thermocouple". Chinese Journal of

16、Scientific Instrument, vol.28, no.4, pp. 53-57, 2007. 8 R. Wang, D. Pan, and M. Huang, "Automatic recognition algorithm for temperature-sensitive paint's temperature based on isotherm temperature identification". Journal of Electronic Measurement and Instrument, vol.24, no.6, pp. 542-5

17、47, 2010. 9 J. Lu, "Design of the digital Thermometer Based on LM35 and W78E52B". Journal of Anhui Agriculture Science, vol.38, no.24, pp. 13542-13543, 2010. 10 H. Hu, "Design of digital thermometer based on temperature sensor". Journal of Electronic Measurement and Instrument, vol.25, no.8, pp. 741-744, 2011. 11 S. Zheng, "Improving temperature measurement precision by using computer data