《傳感器課程設(shè)計 電子體溫計設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《傳感器課程設(shè)計 電子體溫計設(shè)計（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 課程設(shè)計題目 電子體溫計設(shè)計 1、 課程設(shè)計的背景與摘要 溫度是一個十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測與控制溫度。溫度控制電路在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。日常生活中也可以見到，如電冰箱的自動制冷，空調(diào)器的自動控制等等。利用熱敏電阻器和惠斯通電橋制作一個電子體溫計，也可以演示自動控制電路的工作原理?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機(jī)技術(shù))。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之

2、首。因此傳感器在此電子體溫計的制作中起了重要的作用。傳統(tǒng)的玻璃水銀（汞）體溫計不僅使用不便，而且還存在著安全隱患。這種體溫計依靠體溫的傳導(dǎo)使汞柱的熱脹冷縮的影響下伸縮而發(fā)生長度變化，因此其惰性大，獲取體溫平衡值的等待時間較為長久。嬰幼兒好動，測量體溫大多不愿默契配合，用玻璃水銀體溫計給嬰幼兒測量體溫具有一定的危險性。體溫計水銀囊的玻殼薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，極易導(dǎo)致汞的外泄污染與中毒。一支普通水銀體溫計內(nèi)的汞含量約為2g，足以污染800L的水；汞只需0.3g的微量便能對成人的身體贊成致命的傷害。人體一旦吸入大量的甲基汞，將有喪命之虞，如果攝入遭到汞污染的水或食物，將嚴(yán)懲損害神經(jīng)系統(tǒng)，孕婦也將

3、因此而產(chǎn)下畸形兒鑒于水銀體溫計破裂會危及人體健良乃至寶貴的生命，歐美各國從上世紀(jì)末就已紛紛宣布禁止使用與銷售水銀體溫計，并換代升級為安全環(huán)保的電子體溫計。電子體溫計在國內(nèi)也正在逐漸成為水銀體溫計的升級替代品。2003年以來流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統(tǒng)傳染性疾病給中國和世界帶來了無盡的痛苦和災(zāi)難。這類疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車站、碼頭、學(xué)校、企事業(yè)單位、醫(yī)務(wù)點均以測量體溫作為判斷是否得了“甲流”等疾病的前提。而數(shù)字電子體溫計以使用方便、檢測時間短、精確度高、顯示清晰、直觀、安全性好等優(yōu)點將會得到更廣泛的應(yīng)用。整個電路主要由單片機(jī)控制部分、溫度信號采集、溫度顯示和報警部分構(gòu)成。

4、電路結(jié)構(gòu)非常簡單，利用單片機(jī)實現(xiàn)溫度的顯示和報警的同步，其中利用DS18B20將溫度信號采集后并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這是整個電路中起關(guān)鍵作用的元件。2、 課程設(shè)計的目的與任務(wù) 用AT89S51單片機(jī)設(shè)計一個電子體溫計，利用溫度傳感器測量體溫，經(jīng)單片機(jī)控制作用，數(shù)碼管顯示出體溫，當(dāng)體溫超過一定數(shù)值（如37.5攝氏度）時，蜂鳴器報警。任務(wù)要求： 1、能夠?qū)崟r測量并顯示人體的溫度，溫度測量精度為+/-0.5度，測量范圍為3244度。2、當(dāng)體溫超過正常溫度時，利用蜂鳴器報警。3、數(shù)碼管三位顯示。三、課程設(shè)計的內(nèi)容 1、基本工作原理系統(tǒng)方框圖： 圖1-1 原理方框圖 DS18B20將溫度信號采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字

5、信號送入單片機(jī)中，單片機(jī)讀取信號后將對應(yīng)的信號送入到數(shù)碼管中進(jìn)行顯示，當(dāng)溫度超過規(guī)定的范圍時，單片機(jī)發(fā)出信號，報警電路進(jìn)行報警。2、 溫度檢測模塊設(shè)計 圖2-1 DS18B20外觀圖 DS18B20溫度傳感器簡介：DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小

6、空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。DS18B20產(chǎn)品的特點(1)單總線接口方式：與微處理器連接時僅需要一條信號線即可實現(xiàn)雙向通訊。(2)使用中無需外部器件，可以利用數(shù)據(jù)線或外部電源提供電能，供電電壓范圍3-5.5V。(3)直接讀出數(shù)字量，工作可靠，精度高，且通過編程可實現(xiàn)912位分辨率讀出溫度數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換12的溫度數(shù)據(jù)最大僅需要750ms。(4)溫度測量范圍一55+125 ，一1O+85之間測量精度可達(dá)士05度。(5)可設(shè)定非易失的報警上下限值，一旦測量溫度超過此設(shè)定值，即可給出報警標(biāo)志。(6)每片DS18B20上有唯一的64bit識別碼，可輕松組建分布式溫度測量測量網(wǎng)絡(luò)。溫度檢測模塊電路圖： 圖2-

7、2 溫度檢測模塊原理圖3、單片機(jī)控制模塊設(shè)計AT89S51單片機(jī)簡介：AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度、非易失性存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳可以相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。引腳分布如下圖：圖3-1 AT89S51引腳分布圖主要特性：與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/

8、擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和斷電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口可作為通用的I/O口，但必須外接上拉電阻。作為輸入口，每個引腳可吸收8個TTL的灌電流。作為輸入時，首先應(yīng)將該引腳置為1。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或者程序存儲器時，這組線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，

9、可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P

10、3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些

11、控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲

12、器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。單片機(jī)控制電路圖： 圖3-2 單片機(jī)控制電路圖單片機(jī)引腳分配表；P00-P07 - 4位數(shù)碼管的段碼數(shù)據(jù)線，共陽數(shù)碼管LCD

13、數(shù)據(jù)并行總線P10-P13 - 數(shù)碼管位控制（共陽）P10-P13 - LCD功能控制引腳P15 - 蜂鳴器控制引腳P32 - 溫感接口數(shù)據(jù)引腳4、 數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計數(shù)碼管顯示電路圖： 圖4-1 數(shù)碼管顯示電路圖數(shù)碼管顯示采用的是動態(tài)方式掃描，動態(tài)顯示的特點：優(yōu)點：當(dāng)顯示位數(shù)較多時，采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示簡單。缺點：其穩(wěn)定度不如靜態(tài)顯示方式。而且在顯示位數(shù)較多時CPU要輪番掃描，占用CPU較多的時間。5、蜂鳴器報警模塊設(shè)計電磁式蜂鳴器簡介：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)

14、生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。蜂鳴器報警電路圖： 圖5-1 蜂鳴器報警電路圖6、電源模塊設(shè)計電源模塊電路圖 圖6-1 電源模塊電路圖7、整體電路圖 圖7-1 整體電路圖四、課程設(shè)計總結(jié)與心得體會通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了單片機(jī)和Protel有關(guān)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。這次課程設(shè)計

15、終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！經(jīng)過這次的電子體溫計設(shè)計,我個人得到了不少的收獲,一方面加深了我對課本理論的認(rèn)識,另一方面也提高了動手操作能力。作為一名生存在信息時代的大學(xué)生的基本的動手能力是一切工作和創(chuàng)造的基礎(chǔ)和必要條件。實際動手的操作過程中，每次都有不同的感觸。讓我重

16、新認(rèn)識了自己，并且對自己身上的不足之處有了更深的了解。通過實際動手操作，才發(fā)現(xiàn)理論和現(xiàn)實事物之間的差距，才明白不是只要學(xué)好課本上的知識就能勝任將來的工作。所以，遇事多動腦，多與同學(xué)交流，并且注意學(xué)習(xí)其他人的長處，吸收老師的經(jīng)驗。在實際過程中，遇到許多攔路虎，各種各樣的困難擺在眼前，從中鍛煉自己遇到問題時處理問題的能力，使自己在下一次遇到新事物時能更快、更好的熟悉它。在這一周的課程設(shè)計過程中，從對Protel軟件的略懂，到軟件入門，再到熟練操作，這其中的過程實在是讓人難以忘懷，刻苦銘心，回味無窮。最后，通過這次的電子體溫計設(shè)計我不但對理論知識有了更加深刻的理解，對于實際的操作也有了質(zhì)的飛躍，對各個方面都得到了不少的提高，希望以后多學(xué)習(xí)知識，多做這樣的設(shè)計，能夠讓自己得到更好的鍛煉。五、參考文獻(xiàn)1、傳感器原理,李開宇等，科學(xué)出版社2、單片機(jī)原理3、單片機(jī)原理與應(yīng)用，栗世明等，電子工業(yè)出版社 12