单片机体温测试系统研究

姜洪杰，张小亮（郑州光力科技股份有限公司，450001）



单片机体温测试系统研究

姜洪杰，张小亮
（郑州光力科技股份有限公司，450001）

摘要：温度高低对许多工业生产十分重要，特别是对医疗行业的影响，现代化社会发展中，人们对此方面工作亦是高度重视。本文分析了单片机体温测试系统，并提出了实用性应用策略，为单片机体温测试系统构建提供可靠的理论性依据。

关键词：单片机；体温测试；测试系统

体温测试的方式有很多，比如腋下测量法及肛门内测量法和口腔内测量法等，但这些测量均是以传统体温计而实现的，其间存在许多不足之处。许多城镇医院病房医护人员均是采用体温计测量，此类体温测量方式若患者多且医务人员少时，费时费力，且工作效率低，医患之间的接触时间变长，这时出现交叉感染的几率很大，且不能对患者体温实时监测。因此，分析单片机体温测试系统，对我国医疗事业的进一步发展有着极大现实意义。

1　传统体温计的弊端

水银体温计成本不高，是现时期使用最为广泛的一种体温检测工具，不过其仍存在诸多弊端，比如：每次使用之前都需要回表操作，此类方式应用比较麻烦，再者是其读数为模拟量，这时读取不太方便；测量工作往往需要5-10分钟才能完成，这也是此项工作效率低的关键；该工具极易损坏，水银挥发之后会出现汞中毒。尽管此类方式应用十分广泛，但许多医务人员都觉得此类方式效率低，且费时费力，这时检测工作就流于形式，这也是传统体温计最大的弊端。

2　单片机体温测试系统简析

传统体温计存在许多弊端，本文以DS18B20单片机为研究对象，进行了下述几方面分析：

2.1工作原理

着眼于传统体温设计中存在的问题，可基于单片机控制数字温度传感器，设计出效率更高的体温检测系统。DS18B20是一种数字温度传感器，其各方面性能优良，且体积小，通常可以3个引脚实现应用，这里主要是电源及接地和数据线，可以一线式方式和微控制器相互连接，这样可合理节省系统资源；且此类方式测温速度迅速，常规气体及液体测温仅需0.75秒即可；测温分辨率为0.0625摄氏度，在-55-125摄氏度之间的测量稳定安全；其测温数值是数字化的，读取亦是十分便捷。

2.2DS18B20实现

DS18B20是由美国Dallas公司研究的单线数字式温度传感器，其是64位激光刻蚀ROM及温度灵敏元件和非易失性温度告警触发器与TL器件所构成的，和微处理器的通信是以单线接口实现的。其间可编程为9-12位转换精度，各个DS18B20的序列号均是唯一的64为长。用户通过设置非易失性温度告警，实现告警搜索命令识别及寻址温度，但这些均是编写于极限外的器件温度告警，供电方式是信号线高电平时窃电供电，或是采用直接外供5V电源而实现供电，保证整个系统的安全运行。DS18B20多用于多点温度检测，对医院中的体温检测工作有着极大现实意义。DS18B20具备九个寄存器，最前端的两个主要是储存当前温度。其可提供相对应的启动温度转换和读取温度等，这些均是专用指令，可迅速读取外部温度。

3　系统硬件设计

为了提高系统效率，可采用多个DS18B20并行测温；再是为了合理降低生产成本，提升其可靠性，可以高速且低功耗、抗干扰强的STC单片机。其间STC89C516RD+的内部有效集成了64KB闪存，且其具备1280B SRAM，可适用于具备大量温度数据的体温检测系统。

多个DS18B20和微控制器的链接是通过单总线链接方式实现的，强调的是以一条公共总线链接多个DS18B20。不过此类方式速度慢，且不适宜实时性更高的地方，并不能满足测量速度更高的要求，这时则采用片选缓冲器实现DS18B20及微控制器的链接。

DS18B20接触人体20秒之后即可获得准确的体温，但为了安全则启动DS18B20之后，系统会等待30秒再进行接收，之后才是体温数据的显示。不过因数据量过大，则是选择LCD 12864液晶模块来显示，此类液晶显示模块是串行通信方式而实现的，不过其速度缓慢，这时则可以STC89C516RD+及LCD 12864数据线实现连接。并为其装设相应的按键及扬声器，从而实现系统控制及声音提示。

通过上述简析，整个电路硬件设计完成，该系统可通过12V直流电源适配器供电工作，但亦可以四个普通五号干电池进行串

联供电，这时其即成便携式系统。

4　系统软件设计

4.1系统程序设计流程

系统工程流程主要是：系统上电之后再初始化；详细检测DS18B20，若结果显示正常，扬声器会长响，且进入键盘等待，反之则是显示错误；检测人员按相关键盘，则系统出现了外部中断0响应，从而启动全部的DS18B20实现工作；等待4秒之后则把读入的数据快速储存至温度数据组中，再将其送进LCD中进行显示；扬声器长响则会进入等待状态，等下轮温度检测键盘触发。检测人员可由LCD 12864中记录详细的体温数值，这时可实现每分钟64个学生体温测量。

4.2软件设计应注意的问题

其软件设计中应注意诸多问题，具体而言，应注意下述几方面：其一，为各个DS18B20详细编号，并严格观察DS18B20状态是否正常，尽可能避免系统数据读取时出现死循环的问题；其二，系统主要是采用单数据线结构而形成的，这时的DS18B20非常适应于位寻址，不过其同时接入多个DS18B20时，相应的位寻址方式效率不高，这时则可采用字节寻址方式实现，此类方式所获得的读入数据应重组，之后才是准确的温度数据；其三，该系统采用的是LCD 12864尺寸的液晶显示器，此显示器有一定的局限性，其一次性显示64个体温数值时，不能显示其编码，这时系统可设置为若干次显示，比如每次显示16个体温数值，亦或者是以更大尺寸的液晶显示器实现数据显示；其四，DS18B20往往是出厂时就进行了相应的处理，实际应用中并不需要校准，不过却需要对其进行定期观察，观察其室温内独处的温度数值有无不一样的情况，如果出现这种情况，则应及时更换其间被损坏的器件，确保整个系统的稳定运行。

5　结束语

国内医疗事业的进一步发展，人们更强调温度测试及控制的质量与水平。传统体温计使用的弊端一直是医疗行业所关注的重点问题，此类体温测量方式若患者多且医务人员少时，其费时费力且工作效率低，医患之间的接触时间变长，这时出现交叉感染的几率很大，且不能对患者体温实时监测。本文着眼于这方面问题，以DS18B20设计了适宜的体温测试系统，文中对传统体温计的弊端进行了简述，并简析了单片机体温测试系统，对其系统软硬件设计进行了全面探讨，对我国医疗事业的进一步发展有着极大现实意义。

参考文献

［1］夏志华.基于单片机的温度控制系统的研究与实现［J］.煤炭技术，2013（02）.

［2］马丽丽，高鑫，贺超兴，纪建伟.基于单片机的温度检测系统硬件设计［J］.现代仪器，2012（03）.

［3］柴恒蕾.基于单片机的温度测控系统设计［J］.企业技术开发，2011（14）.

［4］葛萍，方勇，解本政，周怀平.温度测试系统中的误差分析与控制方法［J］.信息与电子工程，2011（06）.

［5］李云胜，李晓虹.基于STC单片机的商品电子防盗系统设计［J］.自动化与仪表，2009（24）.

Research on the temperature measurement system of single chip microcomputer

Jiang Hongjie，Zhang Xiaoliang
（Zhengzhou power Polytron Technologies Inc，450001）

Abstract：The temperature of many industrial production is very important，especially for the impact of the medical industry，the development of modern society，people are highly valued in this regard.This paper analyzes the single chip temperature testing system，and puts forward the practical application strategy，which provides a reliable theoretical basis for the construction of the temperature test system of the single chip microcomputer.

Keywords：single chip microcomputer；temperature test；test system