单片机的体温温度监控系统的设计与实现
目录
一、前言 4
二、系统总体方案设计 4
三、系统的硬件设计 5
（一）晶振电路 5
（二）复位电路 5
（三）电源电路 6
（四）温度检测电路 6
（五）显示电路 7
（六）报警电路 8
（七）RS232转换电路 9
（八）系统总电路 10
四、系统的软件设计 10
（一）温度转换流程 10
（二）显示报警流程 11
五、总结 12
参考文献 13
附录 15
1、主程序 15
2、温控程序 16
3、显示程序 17
一、前言
车站是人流集中密集区域，很多的疾病病毒在这里恶意传播。严重的危及到了人们的身体健康。因此在车站入口安装检测系统的重要性不言而喻。它可以有效的预防和控制如非典，禽流感等的极具传染性的疾病的传播。
本文设计一款体温温度监控系统，系统主要是由采集系统、显示系统、警报系统等组成。在此我的重点是对系统的硬件、软件方面进行分析和设计。在硬件方面是先对各部分的电路进行了分析和设计理论，介绍了单片机的数字温度传感器DS18B20的硬件电路，显示电路连接等。最终设计完成了该系统的硬件连接。本设计使用STC89C52单片机来收集温度。可以通过按键来设置的温度最大值，当温度超过最大值温度时，该扬声器将发出报警声，同时红色的LED灯亮，当温度是在安全范围内，则在绿色二极管亮。
二、系统总体方案设计
本设计的核心是STC89C52单片机通过控制外围电路，实现了系统的实时温度测量的实用功能。根据要求，本设计可分为温度采集、STC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
89C52单片机控制、LED显示和报警这五个模块。晶振电路，复位电路，电源电路和控制电路，用于实现单片机控制模块能够正常工作，而LED显示电路，DS18B2温度传感器构成温度采集模块。
在整个系统中，晶振电路和复位电路作为STC89C52单片机的最小系统驱动电路，晶振电路控制着单片机运行的周期与频率，复位电路在系统中起到复位作用，使单片机回归初始状态，DS18B20在电路中起到温度采集的作用及在系统中和单片机之间的资料传送与接收作用，单片机接收到温度信号通过显示电路LED显示器显示温度值，当温度超过预定温度的上下限报警电路则通过蜂鸣器进行报警。如下图2-1所示则是此次设计的总体方案设计图。
图2-1 总体方案设计图
三、系统的硬件设计
本设计的整体电路是由晶振电路、复位电路、电源电路、温度检测电路、显示电路、报警电路、RS232控制电路等组成。
（一）晶振电路
在MCS-5的内部有一个高增益放大器用于构成振荡器，放大器的输入端和输出端引脚分别是XATL1和XATL2。这两个引脚分别连接石英晶体振荡器和微调电容器，形成一个自激振荡器，电路中电容C1和C2通常是30pF。
外接电容器的大小是没有的要求，但电容的大小会直接影响稳定的振荡频率，振荡器和振动速度。石英晶体振荡器振荡频率在1.2MHz的~?12MHz的范围。如图3-1为晶振电路。
图3-1 晶振电路
（二）复位电路
复位是指单片机或其他部分的系统处在初始状态。MCS-51单片机复位功能是通过外部复位电路实现。当单片机引脚RSE加高电平复位信号，单片机执行复位操作。变成低平复位信号时，单片机便开始执行程序。在这里用的复位方式是复位电路中最基本的方式：上电复位。当电源接通只要VCC的上升时间小于1ms的电源，就实现上电复位。如图3-2所示为单片机系统中的复位电路。
图3-2 复位电路
（三）电源电路
因为STC89C51的内核共电是5V电源，温度测量系统LED键盘模块和红外测温模块的电压都是5V，所以可以将外部输入的电压转换成5V的单片机工作电压，以保证测温系统的正常运行。电源电路如图3-3所示。
图3-3电源电路
（四）温度检测电路
车站入口处的人流量比较大，车站面积较大，乘客较多，直接接触测温法不能有效精确的测出来往乘客的温度，非接触式测温法，响应速度快，所需时间短，测量精度高，对比可知应选用非接触式测温法测试。
DS18B20传感器有着以下特点，在实际应用中根本不需要任何其他的元器件便可以实现对温度的测量；内部有温度上下限警告设置；即要求一个端口就可实现通信。
为了保证完整性和数据传输的准确性，DS18B20都有严格的协议。该协议定义了几种信号序列：初始化，读时序，写时序。三时序是把主机作为主设备，单总线作从设备。每次DS18B20发出命令和数据传输的开始是主机启动写时序。如果单总线器件发送数据，写命令后，主机也必须启动读时序来数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。传感器芯片数据终端应连接到单片机p3_4终端，传递温度信号给单片机，然后在3引脚和数据端之间连接一个电阻和VCC电源，1脚接地，这样实现对温度的检测。
如图3-4所示温度检测电路。
图3-4温度检测电路
（五）显示电路
系统采用了4个八段数码管对温度进行显示。4个数码管拼接成4位?LED数码管显示，共享一个共同的段选线（A，B，C，D，E，F，G，DP），且它们各有一个位选线，控制该LED显示位的亮与暗。八段数码管如图3-5所示。
图3-5八段数码管
STC89C52单片机的P0口控制4个LED数码管的段选线， LED显示段码至少需要20mA。显示电路如图3-6所示。
图3-6 显示电路
（六）报警电路
温度系统设定一个安全的温度范围，如果系统检测到的温度不在安全范围内设置报警系统报警，报警系统是由一个PNP三极管和一个蜂鸣器组成。图3-7为电磁蜂鸣器。
图3-7 电磁蜂鸣器
如图3-8所示，电路中使用PNP三极管，我们一般是用低功率晶体管9012，想让蜂鸣器发出警报声要给单片机P0.6电平，三极管的集电极正置，发射极反向偏置，三通，驱动蜂鸣器报警。
图3-8报警电路
（七）RS232转换电路
单片机的RS232转换电路的作用是同PC进行串口通信，可以接收和发送外部数据。实现串口通讯是要满足一定的条件，因为RS232和TTL表示逻辑状态不同，RS232是用电压的正负来表示的，然而TTL是用电平的高低来表示的；因此，为了能够连接与PC机的接口或TTL器件连接，必须在RS232和TTL之间进行转换。RS232转换电路图如图3-9。
图3-9 RS232转换电路图
(八)实物图
实物图如图3-10所示。
图3-10 实物图
四、系统的软件设计
本次的设计中采用了Keil C51编程软件、Protel 99SE绘制软件和Protues仿真软件。其中Keil C51软件对系统程序进行编辑、编译、连接、执行，经过设置创建生成一个.hex文件;然后将hex文件加载到Protues仿真电路图中进行了电路仿真。
一、前言 4
二、系统总体方案设计 4
三、系统的硬件设计 5
（一）晶振电路 5
（二）复位电路 5
（三）电源电路 6
（四）温度检测电路 6
（五）显示电路 7
（六）报警电路 8
（七）RS232转换电路 9
（八）系统总电路 10
四、系统的软件设计 10
（一）温度转换流程 10
（二）显示报警流程 11
五、总结 12
参考文献 13
附录 15
1、主程序 15
2、温控程序 16
3、显示程序 17
一、前言
车站是人流集中密集区域，很多的疾病病毒在这里恶意传播。严重的危及到了人们的身体健康。因此在车站入口安装检测系统的重要性不言而喻。它可以有效的预防和控制如非典，禽流感等的极具传染性的疾病的传播。
本文设计一款体温温度监控系统，系统主要是由采集系统、显示系统、警报系统等组成。在此我的重点是对系统的硬件、软件方面进行分析和设计。在硬件方面是先对各部分的电路进行了分析和设计理论，介绍了单片机的数字温度传感器DS18B20的硬件电路，显示电路连接等。最终设计完成了该系统的硬件连接。本设计使用STC89C52单片机来收集温度。可以通过按键来设置的温度最大值，当温度超过最大值温度时，该扬声器将发出报警声，同时红色的LED灯亮，当温度是在安全范围内，则在绿色二极管亮。
二、系统总体方案设计
本设计的核心是STC89C52单片机通过控制外围电路，实现了系统的实时温度测量的实用功能。根据要求，本设计可分为温度采集、STC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
89C52单片机控制、LED显示和报警这五个模块。晶振电路，复位电路，电源电路和控制电路，用于实现单片机控制模块能够正常工作，而LED显示电路，DS18B2温度传感器构成温度采集模块。
在整个系统中，晶振电路和复位电路作为STC89C52单片机的最小系统驱动电路，晶振电路控制着单片机运行的周期与频率，复位电路在系统中起到复位作用，使单片机回归初始状态，DS18B20在电路中起到温度采集的作用及在系统中和单片机之间的资料传送与接收作用，单片机接收到温度信号通过显示电路LED显示器显示温度值，当温度超过预定温度的上下限报警电路则通过蜂鸣器进行报警。如下图2-1所示则是此次设计的总体方案设计图。
图2-1 总体方案设计图
三、系统的硬件设计
本设计的整体电路是由晶振电路、复位电路、电源电路、温度检测电路、显示电路、报警电路、RS232控制电路等组成。
（一）晶振电路
在MCS-5的内部有一个高增益放大器用于构成振荡器，放大器的输入端和输出端引脚分别是XATL1和XATL2。这两个引脚分别连接石英晶体振荡器和微调电容器，形成一个自激振荡器，电路中电容C1和C2通常是30pF。
外接电容器的大小是没有的要求，但电容的大小会直接影响稳定的振荡频率，振荡器和振动速度。石英晶体振荡器振荡频率在1.2MHz的~?12MHz的范围。如图3-1为晶振电路。
图3-1 晶振电路
（二）复位电路
复位是指单片机或其他部分的系统处在初始状态。MCS-51单片机复位功能是通过外部复位电路实现。当单片机引脚RSE加高电平复位信号，单片机执行复位操作。变成低平复位信号时，单片机便开始执行程序。在这里用的复位方式是复位电路中最基本的方式：上电复位。当电源接通只要VCC的上升时间小于1ms的电源，就实现上电复位。如图3-2所示为单片机系统中的复位电路。
图3-2 复位电路
（三）电源电路
因为STC89C51的内核共电是5V电源，温度测量系统LED键盘模块和红外测温模块的电压都是5V，所以可以将外部输入的电压转换成5V的单片机工作电压，以保证测温系统的正常运行。电源电路如图3-3所示。
图3-3电源电路
（四）温度检测电路
车站入口处的人流量比较大，车站面积较大，乘客较多，直接接触测温法不能有效精确的测出来往乘客的温度，非接触式测温法，响应速度快，所需时间短，测量精度高，对比可知应选用非接触式测温法测试。
DS18B20传感器有着以下特点，在实际应用中根本不需要任何其他的元器件便可以实现对温度的测量；内部有温度上下限警告设置；即要求一个端口就可实现通信。
为了保证完整性和数据传输的准确性，DS18B20都有严格的协议。该协议定义了几种信号序列：初始化，读时序，写时序。三时序是把主机作为主设备，单总线作从设备。每次DS18B20发出命令和数据传输的开始是主机启动写时序。如果单总线器件发送数据，写命令后，主机也必须启动读时序来数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。传感器芯片数据终端应连接到单片机p3_4终端，传递温度信号给单片机，然后在3引脚和数据端之间连接一个电阻和VCC电源，1脚接地，这样实现对温度的检测。
如图3-4所示温度检测电路。
图3-4温度检测电路
（五）显示电路
系统采用了4个八段数码管对温度进行显示。4个数码管拼接成4位?LED数码管显示，共享一个共同的段选线（A，B，C，D，E，F，G，DP），且它们各有一个位选线，控制该LED显示位的亮与暗。八段数码管如图3-5所示。
图3-5八段数码管
STC89C52单片机的P0口控制4个LED数码管的段选线， LED显示段码至少需要20mA。显示电路如图3-6所示。
图3-6 显示电路
（六）报警电路
温度系统设定一个安全的温度范围，如果系统检测到的温度不在安全范围内设置报警系统报警，报警系统是由一个PNP三极管和一个蜂鸣器组成。图3-7为电磁蜂鸣器。
图3-7 电磁蜂鸣器
如图3-8所示，电路中使用PNP三极管，我们一般是用低功率晶体管9012，想让蜂鸣器发出警报声要给单片机P0.6电平，三极管的集电极正置，发射极反向偏置，三通，驱动蜂鸣器报警。
图3-8报警电路
（七）RS232转换电路
单片机的RS232转换电路的作用是同PC进行串口通信，可以接收和发送外部数据。实现串口通讯是要满足一定的条件，因为RS232和TTL表示逻辑状态不同，RS232是用电压的正负来表示的，然而TTL是用电平的高低来表示的；因此，为了能够连接与PC机的接口或TTL器件连接，必须在RS232和TTL之间进行转换。RS232转换电路图如图3-9。
图3-9 RS232转换电路图
(八)实物图
实物图如图3-10所示。
图3-10 实物图
四、系统的软件设计
本次的设计中采用了Keil C51编程软件、Protel 99SE绘制软件和Protues仿真软件。其中Keil C51软件对系统程序进行编辑、编译、连接、执行，经过设置创建生成一个.hex文件;然后将hex文件加载到Protues仿真电路图中进行了电路仿真。
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