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(jī)體溫測(cè)試系統(tǒng)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(duì)許多工業(yè)生產(chǎn)十分重要，特別是對(duì)醫(yī)療行業(yè)的影響，現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，人們對(duì)此方面工作亦是高度重視。本文分析了單片機(jī)體溫測(cè)試系統(tǒng)，并提出了實(shí)用性應(yīng)用策略，為單片機(jī)體溫測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建提供可靠的理論性依據(jù)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；體溫測(cè)試；測(cè)試系統(tǒng)

體溫測(cè)試的方式有很多，比如腋下測(cè)量法及肛門內(nèi)測(cè)量法和口腔內(nèi)測(cè)量法等，但這些測(cè)量均是以傳統(tǒng)體溫計(jì)而實(shí)現(xiàn)的，其間存在許多不足之處。許多城鎮(zhèn)醫(yī)院病房醫(yī)護(hù)人員均是采用體溫計(jì)測(cè)量，此類體溫測(cè)量方式若患者多且醫(yī)務(wù)人員少時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且工作效率低，醫(yī)患之間的接觸時(shí)間變長(zhǎng)，這時(shí)出現(xiàn)交叉感染的幾率很大，且不能對(duì)患者體溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，分析單片機(jī)體溫測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)我國醫(yī)療事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有著極大現(xiàn)實(shí)意義。

1　傳統(tǒng)體溫計(jì)的弊端

水銀體溫計(jì)成本不高，是現(xiàn)時(shí)期使用最為廣泛的一種體溫檢測(cè)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(yīng)用比較麻煩，再者是其讀數(shù)為模擬量，這時(shí)讀取不太方便；測(cè)量工作往往需要5-10分鐘才能完成，這也是此項(xiàng)工作效率低的關(guān)鍵；該工具極易損壞，水銀揮發(fā)之后會(huì)出現(xiàn)汞中毒。盡管此類方式應(yīng)用十分廣泛，但許多醫(yī)務(wù)人員都覺得此類方式效率低，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這時(shí)檢測(cè)工作就流于形式，這也是傳統(tǒng)體溫計(jì)最大的弊端。

2　單片機(jī)體溫測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)析

傳統(tǒng)體溫計(jì)存在許多弊端，本文以DS18B20單片機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行了下述幾方面分析：

2.1工作原理

著眼于傳統(tǒng)體溫設(shè)計(jì)中存在的問題，可基于單片機(jī)控制數(shù)字溫度傳感器，設(shè)計(jì)出效率更高的體溫檢測(cè)系統(tǒng)。DS18B20是一種數(shù)字溫度傳感器，其各方面性能優(yōu)良，且體積小，通?？梢?個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，這里主要是電源及接地和數(shù)據(jù)線，可以一線式方式和微控制器相互連接，這樣可合理節(jié)省系統(tǒng)資源；且此類方式測(cè)溫速度迅速，常規(guī)氣體及液體測(cè)溫僅需0.75秒即可；測(cè)溫分辨率為0.0625攝氏度，在-55-125攝氏度之間的測(cè)量穩(wěn)定安全；其測(cè)溫?cái)?shù)值是數(shù)字化的，讀取亦是十分便捷。

2.2DS18B20實(shí)現(xiàn)

DS18B20是由美國Dallas公司研究的單線數(shù)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(fā)器與TL器件所構(gòu)成的，和微處理器的通信是以單線接口實(shí)現(xiàn)的。其間可編程為9-12位轉(zhuǎn)換精度，各個(gè)DS18B20的序列號(hào)均是唯一的64為長(zhǎng)。用戶通過設(shè)置非易失性溫度告警，實(shí)現(xiàn)告警搜索命令識(shí)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(hào)線高電平時(shí)竊電供電，或是采用直接外供5V電源而實(shí)現(xiàn)供電，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。DS18B20多用于多點(diǎn)溫度檢測(cè)，對(duì)醫(yī)院中的體溫檢測(cè)工作有著極大現(xiàn)實(shí)意義。DS18B20具備九個(gè)寄存器，最前端的兩個(gè)主要是儲(chǔ)存當(dāng)前溫度。其可提供相對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)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(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了提高系統(tǒng)效率，可采用多個(gè)DS18B20并行測(cè)溫；再是為了合理降低生產(chǎn)成本，提升其可靠性，可以高速且低功耗、抗干擾強(qiáng)的STC單片機(jī)。其間STC89C516RD+的內(nèi)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(shù)據(jù)的體溫檢測(cè)系統(tǒng)。

多個(gè)DS18B20和微控制器的鏈接是通過單總線鏈接方式實(shí)現(xiàn)的，強(qiáng)調(diào)的是以一條公共總線鏈接多個(gè)DS18B20。不過此類方式速度慢，且不適宜實(shí)時(shí)性更高的地方，并不能滿足測(cè)量速度更高的要求，這時(shí)則采用片選緩沖器實(shí)現(xiàn)DS18B20及微控制器的鏈接。

DS18B20接觸人體20秒之后即可獲得準(zhǔn)確的體溫，但為了安全則啟動(dòng)DS18B20之后，系統(tǒng)會(huì)等待30秒再進(jìn)行接收，之后才是體溫?cái)?shù)據(jù)的顯示。不過因數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)的，不過其速度緩慢，這時(shí)則可以STC89C516RD+及LCD 12864數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)連接。并為其裝設(shè)相應(yīng)的按鍵及揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制及聲音提示。

通過上述簡(jiǎn)析，整個(gè)電路硬件設(shè)計(jì)完成，該系統(tǒng)可通過12V直流電源適配器供電工作，但亦可以四個(gè)普通五號(hào)干電池進(jìn)行串

聯(lián)供電，這時(shí)其即成便攜式系統(tǒng)。

4　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)工程流程主要是：系統(tǒng)上電之后再初始化；詳細(xì)檢測(cè)DS18B20，若結(jié)果顯示正常，揚(yáng)聲器會(huì)長(zhǎng)響，且進(jìn)入鍵盤等待，反之則是顯示錯(cuò)誤；檢測(cè)人員按相關(guān)鍵盤，則系統(tǒng)出現(xiàn)了外部中斷0響應(yīng)，從而啟動(dòng)全部的DS18B20實(shí)現(xiàn)工作；等待4秒之后則把讀入的數(shù)據(jù)快速儲(chǔ)存至溫度數(shù)據(jù)組中，再將其送進(jìn)LCD中進(jìn)行顯示；揚(yáng)聲器長(zhǎng)響則會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，等下輪溫度檢測(cè)鍵盤觸發(fā)。檢測(cè)人員可由LCD 12864中記錄詳細(xì)的體溫?cái)?shù)值，這時(shí)可實(shí)現(xiàn)每分鐘64個(gè)學(xué)生體溫測(cè)量。

4.2軟件設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

其軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意諸多問題，具體而言，應(yīng)注意下述幾方面：其一，為各個(gè)DS18B20詳細(xì)編號(hào)，并嚴(yán)格觀察DS18B20狀態(tài)是否正常，盡可能避免系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取時(shí)出現(xiàn)死循環(huán)的問題；其二，系統(tǒng)主要是采用單數(shù)據(jù)線結(jié)構(gòu)而形成的，這時(shí)的DS18B20非常適應(yīng)于位尋址，不過其同時(shí)接入多個(gè)DS18B20時(shí)，相應(yīng)的位尋址方式效率不高，這時(shí)則可采用字節(jié)尋址方式實(shí)現(xiàn)，此類方式所獲得的讀入數(shù)據(jù)應(yīng)重組，之后才是準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)；其三，該系統(tǒng)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(gè)體溫?cái)?shù)值時(shí)，不能顯示其編碼，這時(shí)系統(tǒng)可設(shè)置為若干次顯示，比如每次顯示16個(gè)體溫?cái)?shù)值，亦或者是以更大尺寸的液晶顯示器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示；其四，DS18B20往往是出廠時(shí)就進(jìn)行了相應(yīng)的處理，實(shí)際應(yīng)用中并不需要校準(zhǔn)，不過卻需要對(duì)其進(jìn)行定期觀察，觀察其室溫內(nèi)獨(dú)處的溫度數(shù)值有無不一樣的情況，如果出現(xiàn)這種情況，則應(yīng)及時(shí)更換其間被損壞的器件，確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5　結(jié)束語

國內(nèi)醫(yī)療事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，人們更強(qiáng)調(diào)溫度測(cè)試及控制的質(zhì)量與水平。傳統(tǒng)體溫計(jì)使用的弊端一直是醫(yī)療行業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)問題，此類體溫測(cè)量方式若患者多且醫(yī)務(wù)人員少時(shí)，其費(fèi)時(shí)費(fèi)力且工作效率低，醫(yī)患之間的接觸時(shí)間變長(zhǎng)，這時(shí)出現(xiàn)交叉感染的幾率很大，且不能對(duì)患者體溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文著眼于這方面問題，以DS18B20設(shè)計(jì)了適宜的體溫測(cè)試系統(tǒng)，文中對(duì)傳統(tǒng)體溫計(jì)的弊端進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并簡(jiǎn)析了單片機(jī)體溫測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)其系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面探討，對(duì)我國醫(yī)療事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有著極大現(xiàn)實(shí)意義。

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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