非接触式语音体温监测系统硬件系统设计
目 录
1 引言 1
1.1无线监测技术的发展 1
1.2 无线监测技术的研究意义 2
1.3 无线监测技术的优点 2
2 主要元器件介绍 2
2.1 硬件选型 2
3 硬件系统 21
3.1体温现场监测模块 23
3.2集中采样报警模块 30
4. PCB图 35
4.1 PCB图的绘制 35
4.2 PCB绘制中的注意事项 36
5.焊接制作 37
5.1焊接工具以及材料准备 37
5.2焊接制作过程 37
6. 调试 39
6.1 调试过程 39
6.2调试效果图 39
结 论 41
致 谢 42
参考文献 43
附录1电路图 44
附录2 PCB图 45
1 引言
监测系统主要是对人体体温的监测而设计，在人们的日常生活中，温度计不但能用来测人体温度，还需测物体表面的温度或者液体的温度[1]。比如，不仅要对婴儿的体温能进行测量，还需要能对婴儿奶瓶测温或者婴儿洗澡水来进行测温，以此来得到最适宜婴儿的温度，在这些情况下，可以通过“测温”的模式来进行设置。除此以外，在设计的同时，也会很明显感觉还有很多地方需要完善以及提高，设计出来的产品相对于实际应用还有一定差距，以至于在往后的工作生活中，继续加强对于此方面的研究，才能设计出更加优秀的测温仪器[2]。
1.1 无线监测技术的发展
体温在我国一直是医疗常规护理的一项内容，在现在许多医院一直采取的方法，依旧是通过医疗人员每天用温度计给病人测量温度，同时做 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
好记录，然后在体温单将所得到的温度数据绘制成曲线，来给医生分析病人的病情作为参考。此方法不但消耗时间和精力，同时存在滞后效应，而且使医生不能对患者及时监测体温改变的情况。一但有病人出现特殊情况，也不能得到及时处理，可能会耽误病人的病情[3]。
目前在中国广泛使用的玻璃水银体温计，非常容易造成损坏，存在中毒的潜在风险，另外对于传染病人，医护人员与患者直接接触可能会造成二次感染。当非典侵袭中国的时候，当中国优秀科学家和医疗人员，在为抵抗病魔拯救大众呕心沥血的时候，在这个人群当中，有许多仪器仪表科研人员与此同时也在为打倒病魔而努力，自告奋勇接下了为非典病毒的研究研制先进、高效的技术手段和仪器的沉重担子。在短短的一个多月内，他们共开发出了三十余种筛检红外体温检测仪，为温度检测提供了高效安全的测温方式，为战胜病毒献出了一份力。有这样的成绩不光是研究人员刻苦努力的成绩，也是中华民族仪器仪表产业科技实力的综合的表现！在目前这种测量病人体温的方式还有待得到进一步的改善，医院用电子体温监测系统的研制能够满足这样的需求。
当今社会的许多医院都会配备有计算机的系统，管理病人的档案、病例等等病人的信息，能够为病人提供高效的监护设备与实时监控，与此同时上可以使用VB编程的方式构成体温等重要人体参数的监测系统，能使运用起来更加人性化。同时，根据实际需要，可以降低医疗费用，更加响应国家号召。
1.2 无线监测技术的研究意义
在2003年，中国科学院上海技术物理研究所对于非接触式体温计进行了进一步的研究，短短的几年内取得了喜人的成绩，此项研究建立于863计划所取得的成绩的基础上。同时开发出了不需要接触就可测量体温的温度计，为国内这方面技术取得了重大突破。然而，这个测温设备的检测出的数据还需要更加进一步校正。在这个时候，因为是专门为治疗病人所发明的东西，运用红外线来测量体温的体温计的性能以及所使用的材料的安全性应当符合相关技术法规的要求[4]。自1999年开始，海外有许多科研人员大力发展该类型项目的研究，到目前为止，许多国外科研人员在该方面已经取得了惊人的成绩。同时这一类的研究成果对于人类各方面都有广泛的应用。美国雷泰公司所研制的产品相较于其他国家已经相当完善。同理，还能够开拓用于其他应用的红外测温设备。
1.3 无线监测技术的优点
1）在医疗上可以运用此技术更加方便，准确地测量体温这一重要参数，使医疗过程更加方便有效。
2）同时在病情的维护已经控制上依靠此技术可以及时，准确地了解病人的状况，同时能把各种危险控制在发生前。
3）在家庭中可以通过体温检测，实时有效的检测自身的健康状况，预防病毒，流感等病情。
4）在药物开发和医疗手段开发的过程中，可以用此技术实时准确地监控实验参数，使实验具有更加精确的数据。
2 主要元器件介绍
2.1 硬件选型
本篇论文当中，我所使用的元器件有TN9所谓测量温度的温度计、所使用的单片机是AT89S52单片机作为集中控制现场测温端和集中采样报警端的大脑，在现场测温端和集中采样报警端的显示部分所使用的显示器为LCD1620液晶显示器，同时使用nRF24L01无线模块作为接收和发送信息的端口[5]。该非接触式测温系统主要依赖的单片机为AT89S52型号的单片机，nRF24L01型号的无线模块为连接两个部分的信息通道，通过此模块来实现两个部分之间信息的交流。利用TN9无线温度计来采集体温，利用系统测温范围为-50℃—+120℃，测量精度为 0.5℃。可以通过集中采样报警端远程观测人体体温，同时绘制出体温曲线图来分析病人的病情[6]。此系统操作简单，测量精确迅速，对于实时监测病情以及分析病情有着重要的作用。
2.1.1 温度传感器TN9红外温度计模块
图2.1 TN9测温计实物图
1）特点
TN9红外温度计模块具有优良的特性，灵敏度高，功耗较低，同时得到的数据十分精确。
（1）测量精准，能够测量出准确的环境温度数值，同时采用温度补偿技术。
（2）具有独特的集成电路，组成了集成性极高的测温系统。采用SOC技术，使测温系统具有极高的集成度，同时提高了性价比。
（3）产品可以承受10℃的热冲击。即使在温度变化频繁的情况下依旧可以保持良好的精度。
（4）相较于其他温度计的9V电压，本模块只需要3V供电，提高了能量的利用率。
视场
D:S=1:1
距离: 目标直径=1:1
图2.2 TN9测试图
在测试的时候，测试的距离与被测点的尺寸相同，如图，测试距离和被测点尺寸都是10英寸。所以，被测距离为N英寸时，被测点的尺寸的大小也应该是N英寸
2）极限值
表2.1 TN9电压极限值表
3）直流参数
(VDD=3.0V,TA=25℃)
表2.2 直流参数表
表2.3直流参数表
(VDD=4.5V,TA=25℃)
4）测试范围
表2.4 测试范围表
5）TN9引脚排列
V: 电源 G: 地
D: 数据(串行) C: 时钟(串行)
测试设备到TTL接口(MCU)
V:电源
D:数据
1 引言 1
1.1无线监测技术的发展 1
1.2 无线监测技术的研究意义 2
1.3 无线监测技术的优点 2
2 主要元器件介绍 2
2.1 硬件选型 2
3 硬件系统 21
3.1体温现场监测模块 23
3.2集中采样报警模块 30
4. PCB图 35
4.1 PCB图的绘制 35
4.2 PCB绘制中的注意事项 36
5.焊接制作 37
5.1焊接工具以及材料准备 37
5.2焊接制作过程 37
6. 调试 39
6.1 调试过程 39
6.2调试效果图 39
结 论 41
致 谢 42
参考文献 43
附录1电路图 44
附录2 PCB图 45
1 引言
监测系统主要是对人体体温的监测而设计，在人们的日常生活中，温度计不但能用来测人体温度，还需测物体表面的温度或者液体的温度[1]。比如，不仅要对婴儿的体温能进行测量，还需要能对婴儿奶瓶测温或者婴儿洗澡水来进行测温，以此来得到最适宜婴儿的温度，在这些情况下，可以通过“测温”的模式来进行设置。除此以外，在设计的同时，也会很明显感觉还有很多地方需要完善以及提高，设计出来的产品相对于实际应用还有一定差距，以至于在往后的工作生活中，继续加强对于此方面的研究，才能设计出更加优秀的测温仪器[2]。
1.1 无线监测技术的发展
体温在我国一直是医疗常规护理的一项内容，在现在许多医院一直采取的方法，依旧是通过医疗人员每天用温度计给病人测量温度，同时做 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
好记录，然后在体温单将所得到的温度数据绘制成曲线，来给医生分析病人的病情作为参考。此方法不但消耗时间和精力，同时存在滞后效应，而且使医生不能对患者及时监测体温改变的情况。一但有病人出现特殊情况，也不能得到及时处理，可能会耽误病人的病情[3]。
目前在中国广泛使用的玻璃水银体温计，非常容易造成损坏，存在中毒的潜在风险，另外对于传染病人，医护人员与患者直接接触可能会造成二次感染。当非典侵袭中国的时候，当中国优秀科学家和医疗人员，在为抵抗病魔拯救大众呕心沥血的时候，在这个人群当中，有许多仪器仪表科研人员与此同时也在为打倒病魔而努力，自告奋勇接下了为非典病毒的研究研制先进、高效的技术手段和仪器的沉重担子。在短短的一个多月内，他们共开发出了三十余种筛检红外体温检测仪，为温度检测提供了高效安全的测温方式，为战胜病毒献出了一份力。有这样的成绩不光是研究人员刻苦努力的成绩，也是中华民族仪器仪表产业科技实力的综合的表现！在目前这种测量病人体温的方式还有待得到进一步的改善，医院用电子体温监测系统的研制能够满足这样的需求。
当今社会的许多医院都会配备有计算机的系统，管理病人的档案、病例等等病人的信息，能够为病人提供高效的监护设备与实时监控，与此同时上可以使用VB编程的方式构成体温等重要人体参数的监测系统，能使运用起来更加人性化。同时，根据实际需要，可以降低医疗费用，更加响应国家号召。
1.2 无线监测技术的研究意义
在2003年，中国科学院上海技术物理研究所对于非接触式体温计进行了进一步的研究，短短的几年内取得了喜人的成绩，此项研究建立于863计划所取得的成绩的基础上。同时开发出了不需要接触就可测量体温的温度计，为国内这方面技术取得了重大突破。然而，这个测温设备的检测出的数据还需要更加进一步校正。在这个时候，因为是专门为治疗病人所发明的东西，运用红外线来测量体温的体温计的性能以及所使用的材料的安全性应当符合相关技术法规的要求[4]。自1999年开始，海外有许多科研人员大力发展该类型项目的研究，到目前为止，许多国外科研人员在该方面已经取得了惊人的成绩。同时这一类的研究成果对于人类各方面都有广泛的应用。美国雷泰公司所研制的产品相较于其他国家已经相当完善。同理，还能够开拓用于其他应用的红外测温设备。
1.3 无线监测技术的优点
1）在医疗上可以运用此技术更加方便，准确地测量体温这一重要参数，使医疗过程更加方便有效。
2）同时在病情的维护已经控制上依靠此技术可以及时，准确地了解病人的状况，同时能把各种危险控制在发生前。
3）在家庭中可以通过体温检测，实时有效的检测自身的健康状况，预防病毒，流感等病情。
4）在药物开发和医疗手段开发的过程中，可以用此技术实时准确地监控实验参数，使实验具有更加精确的数据。
2 主要元器件介绍
2.1 硬件选型
本篇论文当中，我所使用的元器件有TN9所谓测量温度的温度计、所使用的单片机是AT89S52单片机作为集中控制现场测温端和集中采样报警端的大脑，在现场测温端和集中采样报警端的显示部分所使用的显示器为LCD1620液晶显示器，同时使用nRF24L01无线模块作为接收和发送信息的端口[5]。该非接触式测温系统主要依赖的单片机为AT89S52型号的单片机，nRF24L01型号的无线模块为连接两个部分的信息通道，通过此模块来实现两个部分之间信息的交流。利用TN9无线温度计来采集体温，利用系统测温范围为-50℃—+120℃，测量精度为 0.5℃。可以通过集中采样报警端远程观测人体体温，同时绘制出体温曲线图来分析病人的病情[6]。此系统操作简单，测量精确迅速，对于实时监测病情以及分析病情有着重要的作用。
2.1.1 温度传感器TN9红外温度计模块
图2.1 TN9测温计实物图
1）特点
TN9红外温度计模块具有优良的特性，灵敏度高，功耗较低，同时得到的数据十分精确。
（1）测量精准，能够测量出准确的环境温度数值，同时采用温度补偿技术。
（2）具有独特的集成电路，组成了集成性极高的测温系统。采用SOC技术，使测温系统具有极高的集成度，同时提高了性价比。
（3）产品可以承受10℃的热冲击。即使在温度变化频繁的情况下依旧可以保持良好的精度。
（4）相较于其他温度计的9V电压，本模块只需要3V供电，提高了能量的利用率。
视场
D:S=1:1
距离: 目标直径=1:1
图2.2 TN9测试图
在测试的时候，测试的距离与被测点的尺寸相同，如图，测试距离和被测点尺寸都是10英寸。所以，被测距离为N英寸时，被测点的尺寸的大小也应该是N英寸
2）极限值
表2.1 TN9电压极限值表
3）直流参数
(VDD=3.0V,TA=25℃)
表2.2 直流参数表
表2.3直流参数表
(VDD=4.5V,TA=25℃)
4）测试范围
表2.4 测试范围表
5）TN9引脚排列
V: 电源 G: 地
D: 数据(串行) C: 时钟(串行)
测试设备到TTL接口(MCU)
V:电源
D:数据
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