AT89S52的智能体温测试仪
AT89S52的智能体温测试仪[20200128193239]
摘要
近年来，有关体温的临床研究也日渐增多，但目前大部分医院对病人体温的测量都是采用人工定时测量的方式，使用的测量工具仍是传统的水银体温计。
本体温监测仪正是为满足这样的需要而设计的，利用它可以对病人的体温变化情况进行监测而无需与病人经常接触。AD590温度传感器可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号，测量精度高并具有消除电源波动的特性。除此之外 ,AD590温度传感器还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点。
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关键字:】体温监测仪,AD590温度传感器,精度高。
引言 2
一、总系统设计方案 3
（一）总系统方案设计描述 3
1.系统电路原理图 4
二、主要电路设计与参数计算 5
(一)、电源电路模块 5
(二)、温度检测、放大模块 5
1.AD590简介 5
2.原理图介绍 6
(三)、A/D转换模块 6
(四)、温度设制、显示及报警电路模块 7
(五)、串行通信模块 7
(六)、语音播放模块 8
三、系统软件设计 11
(一)、系统程序流程图及程序 11
四、系统测试 12
(一)、硬件测试 12
1.单元模块的测试 12
2.系统整体测试 12
(二)、软件测试 13
1.数码管显示的测试 13
2.双机串行通信的测试 13
五、总 结 14
六、致 谢 15
七、附录 16
附录1 16
附录2 28
八、参考文献 29
引言
体温是临床医护人员采集病史和资料过程中最重要的客观指标之一，也是人们比较容易获得的生理参数。体温测量的准确性和及时性直接影响到疾病的诊断和治疗。近年来，有关体温的临床研究也日渐增多，但目前大部分医院对病人体温的测量都是采用人工定时测量的方式，使用的测量工具仍是传统的水银体温计。如每天护士定时到病房去测量每个病人的体温，手工记录并绘制体温变化曲线，供医生分析病人病情时参考。此项常规护理不仅耗费大量的人力，而且对测量结果进行汇总、查询、分析比较繁杂，还有病人在出现特殊情况时由于不能及时反馈，可能会造成治疗时机的延误。另外对于传染病患者，如SARS患者，监护人员与患者接触，还会增加感染的几率。可见这种方式具有很大的局限性，因此需要一种既能够监护病人，又无需与其经常接触的测量方式。便携式体温监测仪正是为满足这样的需要而设计的，利用它可以对病人的体温变化情况进行监测而无需与病人经常接触。
近年一些大型医院引进了一些多功能监护系统，能对人体的一些基本参数进行测量，比如测量血压、心率、心电图、血氧饱和度、呼吸、体温等等。但这样的系统体积相对比较大，便携性较差，而且比较昂贵，医院的采购费用和病人的使用费用都很高，一般只适用于危重病人。对于有些患者，不需要对上述指标进行实时的全面监测，可能只需要对体温等一些基本指标进行监测，这时采用上述复杂的系统，无疑增加了大量不必要的开销。
本课题研究的体温监测仪以价格低廉，充分利用单片机外围模块的特性，通过软件实现大部分功能，省去了专用的硬件模块，大幅降低了仪器的成本。
一、总系统设计方案
（一）总系统方案设计描述
根据题目要求，将系统分为若干模块，以单片机为核心，完成多项功能。
图1 系统框图
系统框图如图1，AD590把采集的外部温度信号转换成相应的电压，再经过OP07运放放大后作为ADC0809的模拟输入信号，ADC0809将此模拟信号转换成数字信号，通过并口送入到单片机1。单片机1把这些信号处理后通过LED数码管显示出来。同时单片机1还处理按键、报警模块。单片机1把温度值通过串行通信传送给单片机2，控制语音芯片报出相对应的温度值。
1.系统电路原理图
图2 系统电路原理图
如图2所示，该电路主要由电源电路，温度检测、放大电路，A／D转换电路，双单片机串行通信电路，按键输入、报警电路，数码管扫描显示电路以及语音芯片电路组成。
二、主要电路设计与参数计算
(一)、电源电路模块
图3 电源电路图
如图3所示，220V交流电经变压器市降压、桥式整流、电容滤波后由7812、7805、7905三端集成稳压管分别得到＋12V、+5V、-5V电压。给整个电路供电。
(二)、温度检测、放大模块
图4 AD590温度检测、放大电路图
如图4所示，温度检测、放大电路主要器件的作用：OP1:电压跟随器；OP2：电压跟随器；OP3：差分放大电路；AD590：温度传感器；SVR：零位调整。
1.AD590简介
AD590是电流输出型的半导体温度感测组件，主要特性如下：
①具有线性输出电流。
②宽广的操作温度范围(-55℃~150℃)。
③宽广的工作电压范围(+4V~+30V)。
④良好的隔离性。
AD590的包装与等效电路如图4所示，是TO-52型金属外壳包装。他是两端子的半导体温度感测组件，另有一端子是外壳接脚，可接地以减少噪声干扰。
AD590如同一个随温度而改变输出电流的定电流源，输出电流与外壳的开氏(K)温度成正比。开氏温度与摄氏温度的单位相等，0℃等于273.2K，100℃等于373.2K。当温度为0℃时，AD590的输出电流是273.2μA。而温度为100℃时，输出电流是373.2μA。温度每升高1℃，输出电流增加1μA，及温度系数为1μA/℃。
2.原理图介绍
AD590当温度增加1℃时，其输出电流会增加1μA。即AD590的温度系数为1μA/℃。所以在T(℃)时的电流I1(T)为 ，而温度每变化1℃时，V2的电压变化是为 ，表示温度每增加1℃，V2会增加10mV。在0℃时V2就已经有电压存在，其值为 ，则T(℃)时 ， 。
如图3所示，OP3组成差动放大器，电压增益为 。零位调整SVR1则用于抵补0℃的电压值，由差动放大器的公式 可得知，若调整SVR1使V1的电压为2.732V，则0℃时，差动放大器的输出VO为0V。也就是说，若温度是在0℃至50℃之间，则差动放大器的输出电压是在0V至5V之间，亦即每0.1V的输出代表温度上升1℃。与设计要求相符合。
(三)、A/D转换模块
如图6：ADC0809把从放大电路传送过来的模拟信号转变成数字信号，并行传送给单片机的P0口，让单片机处理。
图6 A/D转换电路图
(四)、温度设制、显示及报警电路模块
如图7：通过按键可以事先设定报警温度值，当显示的温度值超过设定的温度值时，单片机就会从INT0脚发出一连串脉冲，驱动蜂鸣器发出报警声。
图7 温度设制、显示及报警电路图
(五)、串行通信模块
如图8所示，单片机1把温度值发送数据到单片机2,单片机2接收数据并控制语音芯片报出当前的温度值。
图8 串行通信电路图
(六)、语音播放模块
语音播放模块如图9所示。主要由单片机AT89S51与语音芯片ISD2560组成。
图9 录音、放音电路图
1.录音、放音简介
如图9所示，首先通过麦克风向语音芯片ISD2560录入“0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10，点，度”等音符。当单片机2接收到单片机串行发送过来的温度值时，就会自动地去寻找相对应音符的地址，并把这些音符通过扬声器播放出来。
2.ISD2560简介
ISD2560为28脚的DIP器件封装，如图10.
图10 ISD2560管脚图
各引脚功能如下：
1～7：A0/M0～A6/M6地址/模式选择；
8～10： A7～A9输入地址线 ；
11： AUX IN辅助输入 ；
12、13 ：VSSD、VSSA数字地和模拟地
14、15 ：SP 、SP-扬声器输出 .
16 ：VCCA模拟信号电源正极
17、18：M IC、MIC REF 麦克风输入端和输入参考端
19 、AGC自动增益控制
摘要
近年来，有关体温的临床研究也日渐增多，但目前大部分医院对病人体温的测量都是采用人工定时测量的方式，使用的测量工具仍是传统的水银体温计。
本体温监测仪正是为满足这样的需要而设计的，利用它可以对病人的体温变化情况进行监测而无需与病人经常接触。AD590温度传感器可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号，测量精度高并具有消除电源波动的特性。除此之外 ,AD590温度传感器还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】体温监测仪,AD590温度传感器,精度高。
引言 2
一、总系统设计方案 3
（一）总系统方案设计描述 3
1.系统电路原理图 4
二、主要电路设计与参数计算 5
(一)、电源电路模块 5
(二)、温度检测、放大模块 5
1.AD590简介 5
2.原理图介绍 6
(三)、A/D转换模块 6
(四)、温度设制、显示及报警电路模块 7
(五)、串行通信模块 7
(六)、语音播放模块 8
三、系统软件设计 11
(一)、系统程序流程图及程序 11
四、系统测试 12
(一)、硬件测试 12
1.单元模块的测试 12
2.系统整体测试 12
(二)、软件测试 13
1.数码管显示的测试 13
2.双机串行通信的测试 13
五、总 结 14
六、致 谢 15
七、附录 16
附录1 16
附录2 28
八、参考文献 29
引言
体温是临床医护人员采集病史和资料过程中最重要的客观指标之一，也是人们比较容易获得的生理参数。体温测量的准确性和及时性直接影响到疾病的诊断和治疗。近年来，有关体温的临床研究也日渐增多，但目前大部分医院对病人体温的测量都是采用人工定时测量的方式，使用的测量工具仍是传统的水银体温计。如每天护士定时到病房去测量每个病人的体温，手工记录并绘制体温变化曲线，供医生分析病人病情时参考。此项常规护理不仅耗费大量的人力，而且对测量结果进行汇总、查询、分析比较繁杂，还有病人在出现特殊情况时由于不能及时反馈，可能会造成治疗时机的延误。另外对于传染病患者，如SARS患者，监护人员与患者接触，还会增加感染的几率。可见这种方式具有很大的局限性，因此需要一种既能够监护病人，又无需与其经常接触的测量方式。便携式体温监测仪正是为满足这样的需要而设计的，利用它可以对病人的体温变化情况进行监测而无需与病人经常接触。
近年一些大型医院引进了一些多功能监护系统，能对人体的一些基本参数进行测量，比如测量血压、心率、心电图、血氧饱和度、呼吸、体温等等。但这样的系统体积相对比较大，便携性较差，而且比较昂贵，医院的采购费用和病人的使用费用都很高，一般只适用于危重病人。对于有些患者，不需要对上述指标进行实时的全面监测，可能只需要对体温等一些基本指标进行监测，这时采用上述复杂的系统，无疑增加了大量不必要的开销。
本课题研究的体温监测仪以价格低廉，充分利用单片机外围模块的特性，通过软件实现大部分功能，省去了专用的硬件模块，大幅降低了仪器的成本。
一、总系统设计方案
（一）总系统方案设计描述
根据题目要求，将系统分为若干模块，以单片机为核心，完成多项功能。
图1 系统框图
系统框图如图1，AD590把采集的外部温度信号转换成相应的电压，再经过OP07运放放大后作为ADC0809的模拟输入信号，ADC0809将此模拟信号转换成数字信号，通过并口送入到单片机1。单片机1把这些信号处理后通过LED数码管显示出来。同时单片机1还处理按键、报警模块。单片机1把温度值通过串行通信传送给单片机2，控制语音芯片报出相对应的温度值。
1.系统电路原理图
图2 系统电路原理图
如图2所示，该电路主要由电源电路，温度检测、放大电路，A／D转换电路，双单片机串行通信电路，按键输入、报警电路，数码管扫描显示电路以及语音芯片电路组成。
二、主要电路设计与参数计算
(一)、电源电路模块
图3 电源电路图
如图3所示，220V交流电经变压器市降压、桥式整流、电容滤波后由7812、7805、7905三端集成稳压管分别得到＋12V、+5V、-5V电压。给整个电路供电。
(二)、温度检测、放大模块
图4 AD590温度检测、放大电路图
如图4所示，温度检测、放大电路主要器件的作用：OP1:电压跟随器；OP2：电压跟随器；OP3：差分放大电路；AD590：温度传感器；SVR：零位调整。
1.AD590简介
AD590是电流输出型的半导体温度感测组件，主要特性如下：
①具有线性输出电流。
②宽广的操作温度范围(-55℃~150℃)。
③宽广的工作电压范围(+4V~+30V)。
④良好的隔离性。
AD590的包装与等效电路如图4所示，是TO-52型金属外壳包装。他是两端子的半导体温度感测组件，另有一端子是外壳接脚，可接地以减少噪声干扰。
AD590如同一个随温度而改变输出电流的定电流源，输出电流与外壳的开氏(K)温度成正比。开氏温度与摄氏温度的单位相等，0℃等于273.2K，100℃等于373.2K。当温度为0℃时，AD590的输出电流是273.2μA。而温度为100℃时，输出电流是373.2μA。温度每升高1℃，输出电流增加1μA，及温度系数为1μA/℃。
2.原理图介绍
AD590当温度增加1℃时，其输出电流会增加1μA。即AD590的温度系数为1μA/℃。所以在T(℃)时的电流I1(T)为 ，而温度每变化1℃时，V2的电压变化是为 ，表示温度每增加1℃，V2会增加10mV。在0℃时V2就已经有电压存在，其值为 ，则T(℃)时 ， 。
如图3所示，OP3组成差动放大器，电压增益为 。零位调整SVR1则用于抵补0℃的电压值，由差动放大器的公式 可得知，若调整SVR1使V1的电压为2.732V，则0℃时，差动放大器的输出VO为0V。也就是说，若温度是在0℃至50℃之间，则差动放大器的输出电压是在0V至5V之间，亦即每0.1V的输出代表温度上升1℃。与设计要求相符合。
(三)、A/D转换模块
如图6：ADC0809把从放大电路传送过来的模拟信号转变成数字信号，并行传送给单片机的P0口，让单片机处理。
图6 A/D转换电路图
(四)、温度设制、显示及报警电路模块
如图7：通过按键可以事先设定报警温度值，当显示的温度值超过设定的温度值时，单片机就会从INT0脚发出一连串脉冲，驱动蜂鸣器发出报警声。
图7 温度设制、显示及报警电路图
(五)、串行通信模块
如图8所示，单片机1把温度值发送数据到单片机2,单片机2接收数据并控制语音芯片报出当前的温度值。
图8 串行通信电路图
(六)、语音播放模块
语音播放模块如图9所示。主要由单片机AT89S51与语音芯片ISD2560组成。
图9 录音、放音电路图
1.录音、放音简介
如图9所示，首先通过麦克风向语音芯片ISD2560录入“0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10，点，度”等音符。当单片机2接收到单片机串行发送过来的温度值时，就会自动地去寻找相对应音符的地址，并把这些音符通过扬声器播放出来。
2.ISD2560简介
ISD2560为28脚的DIP器件封装，如图10.
图10 ISD2560管脚图
各引脚功能如下：
1～7：A0/M0～A6/M6地址/模式选择；
8～10： A7～A9输入地址线 ；
11： AUX IN辅助输入 ；
12、13 ：VSSD、VSSA数字地和模拟地
14、15 ：SP 、SP-扬声器输出 .
16 ：VCCA模拟信号电源正极
17、18：M IC、MIC REF 麦克风输入端和输入参考端
19 、AGC自动增益控制
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