基于51单片机的脉搏与体温测量系统设计与制作(附件)【字数：9702】
摘 要此次的脉搏体温测量计是基于51单片机完成的。本设计是以单片机的STC89C52为控制核心，用到的温度传感器为DS18B20,用到的光电传感器为ST188。DS18B20与单片机是利用一根数据线进行双向通信，从而实现数据的接受与输送。此设计首先通过一个单线接口与单片机相接，从而实现信息的接收。具体的步骤如下温度传感器DS18B20接收体温信号，将信号存储在自己的存储器中，通过单片机或其他的CPU来将信号读取，最后是由LCD1602显示器实现显示功能。给光电传感器ST188一个信号，先通过滤波电路，滤除高频信号，得到一个稳定的脉搏信号，再通过放大电路，将信号进行放大，最后传给51单片机，继而由LCD1602显示屏呈现出数据。通过以上步骤，最终能够实现在LCD1602上显示体温和脉搏。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1体温计的发展及现状 1
1.2.2温度计的发展及现状 1
1.3设计内容 2
1.4传感器的选择 2
第二章 51系列单片机简介 3
2.1单片机的内部结构 3
2.2单片机使用的编程语言 4
第三章 常用芯片介绍 5
3.1温度传感器DS18B20 5
3.2红外光电传感器ST188 5
3.3 LCD1602显示器 6
第四章 硬件构成 8
4.1系统总体设计框图 8
4.2硬件总框图 8
4.3最小系统 9
4.3.1单片机 9
4.3.2复位电路 10
4.3.3晶振电路 11
4.4信号采集 11
4.4.1 ST188模块 11
4.4.2 DS18B20温度采集模块 12
4.5信号处理 14
4.5.1双运算放大器LM358 14
4.5.2滤波电路 15
4.6LCD1602显示电路设计 15
第五章 软件设计 17
5.1 总程序设计和流程图 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
5.2体温采集部分程序设计 19
5.3 心率信号采集部分程序设计 21
5.4 LCD1602显示程序设计 23
第六章 系统调试与实现 25
6.1硬件调试 25
6.1.1单片机调试 25
6.1.2 LCD1602液晶显示 25
6.1.3 按键电路 25
6.2软件调试 26
6.2.1 烧入程序 26
6.2.2 调试过程中的问题 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1选题背景
随着科技的不断发展，人们对信息参数越来越重视，都想尽量得到更为准确的信息参数来详细的了解事物，这些信息参数如何快速而准确的获得呢？在三大信息收集(即传感器技术)、信息传输(通讯技术)和信息加工(计算机技术)中就很好的解决了这一问题，其中的传感器技术较为先进和成熟，尤其是脉搏和体温传感器运用的较为广泛，人们对自己身体健康更为重视，想时时刻刻知悉自己的身体状况，从而脉搏体温传感器被广泛的使用。
1.2国内外研究现状
1.2.1体温计的发展及现状
空气热胀冷缩的原理早就被古希腊人知悉。很多年前，一古希腊人，出生于亚力山大，对这原理掌握的比较透彻，利用热胀冷缩的原理，制造出了一个类似蒸汽机的东西，但这还不是温度计。
1592年，伽利略制造出一个能测定气压，外形类似温度计的东西。1612年，伽利略的伙伴对伽利略制造的东西进行了改良，在一密闭的空间里，使温度满足空气热胀冷缩的原理，他用这东西对人体的温度进行测量，算是世界上第一个温度计了。
1713年，Daniel Fahrenheit在温度计上标了刻度，他把冰融化的温度和人体的体温刻在温度计上，从而能更准确的掌握信息，但很快他就发现了问题，冰融化的时间是不变的，但人体的体温却时刻在变化，他把冰、水、盐三种物质混在一起，作为0度标在温度计上。温度计中的液体，最初是酒精，不久后换成了水银，就这是英美国家广泛使用的华氏度。
某些国家是使用的摄氏度，但随着华氏度的普及，经常将摄氏度转化为华氏度，这对很多人而言是很不习惯的，就连天气预报，都需要经过转化才能明白传递的具体信息。
1.2.2温度计的发展及现状
现在很多的脉搏体温计有检测血氧等功能，但对于一般人而言并不清楚显示的数据代表什么，这就需要专业人士，如医生之类的人来对数据进行分析，如此就需花费大量的人力。所以随着科技的进展，脉搏体温计会越来越先进，让每个用户自己就能了解数据的信息。
随着科技的进步，脉搏体温计的外形变得越来越小，芯片的集成度越来越高，便于携带，抗干扰能力也越来越强。
现在的脉搏体温计不仅仅就是测体温和脉搏，功能已实现了多元化，如对血氧的测量，心电图等等。只有这样，才能不断的满足人们对美好物质生活的需求。
1.3设计内容
此次展现的脉搏体温测量仪是基于51单片机的一款设计。首先对51单片机进行一个简介，引脚的功能，硬件的组成，编译的语言等等。其次对两个重要的传感器进行介绍：温度传感器用的是与任务书不同的DS18B20,另一个是光电传感器ST188。主要电路部分包含：复位电路，晶振电路，按键模块，心率采集电路，蜂鸣器驱动等电路。这些模块和电路之间如何相互作用，从而最后显现出脉搏和体温的数值。
本次课题的设计本着简易，低价的设计思想完成作品，任务书中使用的光电传感器TCRT5000需要通过A/D转换，放大电路才能实现对脉搏的采集，而本次使用的是ST188，无需A/D模块，减少了焊接的工作量与原理图的设计。温度传感器ST188也比任务书的DS18B20在某些方面更有优点，如在检测距离上。通过模块之间的结合，硬件软件的结合，最后完成了实物的设计，经过不断的调试，最终实现任务书中的要求。
1.4传感器的选择
温度传感器并未选择任务书中的PT100，而是使用的DS18B20。PT100温度传感器，它是热电阻型的，就是通过自身的电阻变化而使得温度产生变化，这样的测量会使得误差较大，因此未选择PT100。而DS18B20是一个外形类似三极管但集成度较高的芯片，对温度的测量就更为精准了，给DS18B20一个信号，DS18B20收到信号后就存储在自身的存储器中，由单片机或其他CPU对信号进行提取，也无需其他模块与传感器进行配合，与PT100相比而言，确实方便不少。
光电传感器并未选择任务书中的TCRT5000,而是使用的ST188。TCRT5000和ST188均属于红外反射式开关。前者的检测距离是1mm到8mm，后者的检测距离是4mm到13mm。二者在智能小车中均有应用，但ST系列运用的更为广泛些。从经济的角度而言，温度传感器ST188的价格也是比TCRT5000要便宜，尽管便宜的很有限，但一成品的元器件还是挺多的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1体温计的发展及现状 1
1.2.2温度计的发展及现状 1
1.3设计内容 2
1.4传感器的选择 2
第二章 51系列单片机简介 3
2.1单片机的内部结构 3
2.2单片机使用的编程语言 4
第三章 常用芯片介绍 5
3.1温度传感器DS18B20 5
3.2红外光电传感器ST188 5
3.3 LCD1602显示器 6
第四章 硬件构成 8
4.1系统总体设计框图 8
4.2硬件总框图 8
4.3最小系统 9
4.3.1单片机 9
4.3.2复位电路 10
4.3.3晶振电路 11
4.4信号采集 11
4.4.1 ST188模块 11
4.4.2 DS18B20温度采集模块 12
4.5信号处理 14
4.5.1双运算放大器LM358 14
4.5.2滤波电路 15
4.6LCD1602显示电路设计 15
第五章 软件设计 17
5.1 总程序设计和流程图 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
5.2体温采集部分程序设计 19
5.3 心率信号采集部分程序设计 21
5.4 LCD1602显示程序设计 23
第六章 系统调试与实现 25
6.1硬件调试 25
6.1.1单片机调试 25
6.1.2 LCD1602液晶显示 25
6.1.3 按键电路 25
6.2软件调试 26
6.2.1 烧入程序 26
6.2.2 调试过程中的问题 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1选题背景
随着科技的不断发展，人们对信息参数越来越重视，都想尽量得到更为准确的信息参数来详细的了解事物，这些信息参数如何快速而准确的获得呢？在三大信息收集(即传感器技术)、信息传输(通讯技术)和信息加工(计算机技术)中就很好的解决了这一问题，其中的传感器技术较为先进和成熟，尤其是脉搏和体温传感器运用的较为广泛，人们对自己身体健康更为重视，想时时刻刻知悉自己的身体状况，从而脉搏体温传感器被广泛的使用。
1.2国内外研究现状
1.2.1体温计的发展及现状
空气热胀冷缩的原理早就被古希腊人知悉。很多年前，一古希腊人，出生于亚力山大，对这原理掌握的比较透彻，利用热胀冷缩的原理，制造出了一个类似蒸汽机的东西，但这还不是温度计。
1592年，伽利略制造出一个能测定气压，外形类似温度计的东西。1612年，伽利略的伙伴对伽利略制造的东西进行了改良，在一密闭的空间里，使温度满足空气热胀冷缩的原理，他用这东西对人体的温度进行测量，算是世界上第一个温度计了。
1713年，Daniel Fahrenheit在温度计上标了刻度，他把冰融化的温度和人体的体温刻在温度计上，从而能更准确的掌握信息，但很快他就发现了问题，冰融化的时间是不变的，但人体的体温却时刻在变化，他把冰、水、盐三种物质混在一起，作为0度标在温度计上。温度计中的液体，最初是酒精，不久后换成了水银，就这是英美国家广泛使用的华氏度。
某些国家是使用的摄氏度，但随着华氏度的普及，经常将摄氏度转化为华氏度，这对很多人而言是很不习惯的，就连天气预报，都需要经过转化才能明白传递的具体信息。
1.2.2温度计的发展及现状
现在很多的脉搏体温计有检测血氧等功能，但对于一般人而言并不清楚显示的数据代表什么，这就需要专业人士，如医生之类的人来对数据进行分析，如此就需花费大量的人力。所以随着科技的进展，脉搏体温计会越来越先进，让每个用户自己就能了解数据的信息。
随着科技的进步，脉搏体温计的外形变得越来越小，芯片的集成度越来越高，便于携带，抗干扰能力也越来越强。
现在的脉搏体温计不仅仅就是测体温和脉搏，功能已实现了多元化，如对血氧的测量，心电图等等。只有这样，才能不断的满足人们对美好物质生活的需求。
1.3设计内容
此次展现的脉搏体温测量仪是基于51单片机的一款设计。首先对51单片机进行一个简介，引脚的功能，硬件的组成，编译的语言等等。其次对两个重要的传感器进行介绍：温度传感器用的是与任务书不同的DS18B20,另一个是光电传感器ST188。主要电路部分包含：复位电路，晶振电路，按键模块，心率采集电路，蜂鸣器驱动等电路。这些模块和电路之间如何相互作用，从而最后显现出脉搏和体温的数值。
本次课题的设计本着简易，低价的设计思想完成作品，任务书中使用的光电传感器TCRT5000需要通过A/D转换，放大电路才能实现对脉搏的采集，而本次使用的是ST188，无需A/D模块，减少了焊接的工作量与原理图的设计。温度传感器ST188也比任务书的DS18B20在某些方面更有优点，如在检测距离上。通过模块之间的结合，硬件软件的结合，最后完成了实物的设计，经过不断的调试，最终实现任务书中的要求。
1.4传感器的选择
温度传感器并未选择任务书中的PT100，而是使用的DS18B20。PT100温度传感器，它是热电阻型的，就是通过自身的电阻变化而使得温度产生变化，这样的测量会使得误差较大，因此未选择PT100。而DS18B20是一个外形类似三极管但集成度较高的芯片，对温度的测量就更为精准了，给DS18B20一个信号，DS18B20收到信号后就存储在自身的存储器中，由单片机或其他CPU对信号进行提取，也无需其他模块与传感器进行配合，与PT100相比而言，确实方便不少。
光电传感器并未选择任务书中的TCRT5000,而是使用的ST188。TCRT5000和ST188均属于红外反射式开关。前者的检测距离是1mm到8mm，后者的检测距离是4mm到13mm。二者在智能小车中均有应用，但ST系列运用的更为广泛些。从经济的角度而言，温度传感器ST188的价格也是比TCRT5000要便宜，尽管便宜的很有限，但一成品的元器件还是挺多的。
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