單片機體溫測試系統研究

姜洪杰，張小亮（鄭州光力科技股份有限公司，450001）

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單片機體溫測試系統研究

姜洪杰，張小亮
（鄭州光力科技股份有限公司，450001）

摘要：溫度高低對許多工業生產十分重要，特別是對醫療行業的影響，現代化社會發展中，人們對此方面工作亦是高度重視。本文分析了單片機體溫測試系統，并提出了實用性應用策略，為單片機體溫測試系統構建提供可靠的理論性依據。

關鍵詞：單片機；體溫測試；測試系統

體溫測試的方式有很多，比如腋下測量法及肛門內測量法和口腔內測量法等，但這些測量均是以傳統體溫計而實現的，其間存在許多不足之處。許多城鎮醫院病房醫護人員均是采用體溫計測量，此類體溫測量方式若患者多且醫務人員少時，費時費力，且工作效率低，醫患之間的接觸時間變長，這時出現交叉感染的幾率很大，且不能對患者體溫實時監測。因此，分析單片機體溫測試系統，對我國醫療事業的進一步發展有著極大現實意義。

1　傳統體溫計的弊端

水銀體溫計成本不高，是現時期使用最為廣泛的一種體溫檢測工具，不過其仍存在諸多弊端，比如：每次使用之前都需要回表操作，此類方式應用比較麻煩，再者是其讀數為模擬量，這時讀取不太方便；測量工作往往需要5-10分鐘才能完成，這也是此項工作效率低的關鍵；該工具極易損壞，水銀揮發之后會出現汞中毒。盡管此類方式應用十分廣泛，但許多醫務人員都覺得此類方式效率低，且費時費力，這時檢測工作就流于形式，這也是傳統體溫計最大的弊端。

2　單片機體溫測試系統簡析

傳統體溫計存在許多弊端，本文以DS18B20單片機為研究對象，進行了下述幾方面分析：

2.1工作原理

著眼于傳統體溫設計中存在的問題，可基于單片機控制數字溫度傳感器，設計出效率更高的體溫檢測系統。DS18B20是一種數字溫度傳感器，其各方面性能優良，且體積小，通常可以3個引腳實現應用，這里主要是電源及接地和數據線，可以一線式方式和微控制器相互連接，這樣可合理節省系統資源；且此類方式測溫速度迅速，常規氣體及液體測溫僅需0.75秒即可；測溫分辨率為0.0625攝氏度，在-55-125攝氏度之間的測量穩定安全；其測溫數值是數字化的，讀取亦是十分便捷。

2.2DS18B20實現

DS18B20是由美國Dallas公司研究的單線數字式溫度傳感器，其是64位激光刻蝕ROM及溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發器與TL器件所構成的，和微處理器的通信是以單線接口實現的。其間可編程為9-12位轉換精度，各個DS18B20的序列號均是唯一的64為長。用戶通過設置非易失性溫度告警，實現告警搜索命令識別及尋址溫度，但這些均是編寫于極限外的器件溫度告警，供電方式是信號線高電平時竊電供電，或是采用直接外供5V電源而實現供電，保證整個系統的安全運行。DS18B20多用于多點溫度檢測，對醫院中的體溫檢測工作有著極大現實意義。DS18B20具備九個寄存器，最前端的兩個主要是儲存當前溫度。其可提供相對應的啟動溫度轉換和讀取溫度等，這些均是專用指令，可迅速讀取外部溫度。

3　系統硬件設計

為了提高系統效率，可采用多個DS18B20并行測溫；再是為了合理降低生產成本，提升其可靠性，可以高速且低功耗、抗干擾強的STC單片機。其間STC89C516RD+的內部有效集成了64KB閃存，且其具備1280B SRAM，可適用于具備大量溫度數據的體溫檢測系統。

多個DS18B20和微控制器的鏈接是通過單總線鏈接方式實現的，強調的是以一條公共總線鏈接多個DS18B20。不過此類方式速度慢，且不適宜實時性更高的地方，并不能滿足測量速度更高的要求，這時則采用片選緩沖器實現DS18B20及微控制器的鏈接。

DS18B20接觸人體20秒之后即可獲得準確的體溫，但為了安全則啟動DS18B20之后，系統會等待30秒再進行接收，之后才是體溫數據的顯示。不過因數據量過大，則是選擇LCD 12864液晶模塊來顯示，此類液晶顯示模塊是串行通信方式而實現的，不過其速度緩慢，這時則可以STC89C516RD+及LCD 12864數據線實現連接。并為其裝設相應的按鍵及揚聲器，從而實現系統控制及聲音提示。

通過上述簡析，整個電路硬件設計完成，該系統可通過12V直流電源適配器供電工作，但亦可以四個普通五號干電池進行串

聯供電，這時其即成便攜式系統。

4　系統軟件設計

4.1系統程序設計流程

系統工程流程主要是：系統上電之后再初始化；詳細檢測DS18B20，若結果顯示正常，揚聲器會長響，且進入鍵盤等待，反之則是顯示錯誤；檢測人員按相關鍵盤，則系統出現了外部中斷0響應，從而啟動全部的DS18B20實現工作；等待4秒之后則把讀入的數據快速儲存至溫度數據組中，再將其送進LCD中進行顯示；揚聲器長響則會進入等待狀態，等下輪溫度檢測鍵盤觸發。檢測人員可由LCD 12864中記錄詳細的體溫數值，這時可實現每分鐘64個學生體溫測量。

4.2軟件設計應注意的問題

其軟件設計中應注意諸多問題，具體而言，應注意下述幾方面：其一，為各個DS18B20詳細編號，并嚴格觀察DS18B20狀態是否正常，盡可能避免系統數據讀取時出現死循環的問題；其二，系統主要是采用單數據線結構而形成的，這時的DS18B20非常適應于位尋址，不過其同時接入多個DS18B20時，相應的位尋址方式效率不高，這時則可采用字節尋址方式實現，此類方式所獲得的讀入數據應重組，之后才是準確的溫度數據；其三，該系統采用的是LCD 12864尺寸的液晶顯示器，此顯示器有一定的局限性，其一次性顯示64個體溫數值時，不能顯示其編碼，這時系統可設置為若干次顯示，比如每次顯示16個體溫數值，亦或者是以更大尺寸的液晶顯示器實現數據顯示；其四，DS18B20往往是出廠時就進行了相應的處理，實際應用中并不需要校準，不過卻需要對其進行定期觀察，觀察其室溫內獨處的溫度數值有無不一樣的情況，如果出現這種情況，則應及時更換其間被損壞的器件，確保整個系統的穩定運行。

5　結束語

國內醫療事業的進一步發展，人們更強調溫度測試及控制的質量與水平。傳統體溫計使用的弊端一直是醫療行業所關注的重點問題，此類體溫測量方式若患者多且醫務人員少時，其費時費力且工作效率低，醫患之間的接觸時間變長，這時出現交叉感染的幾率很大，且不能對患者體溫實時監測。本文著眼于這方面問題，以DS18B20設計了適宜的體溫測試系統，文中對傳統體溫計的弊端進行了簡述，并簡析了單片機體溫測試系統，對其系統軟硬件設計進行了全面探討，對我國醫療事業的進一步發展有著極大現實意義。

參考文獻

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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