基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)畢業(yè)論文

1、基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)摘 要當(dāng)今時(shí)代，體溫計(jì)是醫(yī)生臨床診斷的必備儀器，也是家庭醫(yī)藥箱內(nèi)不可缺少的一樣物品，比起普通體溫計(jì)，數(shù)字體溫計(jì)更加平安可靠，直觀方便。醫(yī)用或者家用的數(shù)字體溫計(jì)應(yīng)功能齊全，體積小巧，方便使用。為了符合實(shí)際需求，數(shù)字體溫計(jì)中的電路板往往需要嵌入小巧的外殼內(nèi)，本文以集成化的HT7500為內(nèi)核，在此根底上制作了一款體積小巧的數(shù)字體溫計(jì)。關(guān)鍵詞：數(shù)字體溫計(jì),HT7500,集成電路AbstractIn modern time, digital thermometer is not only a necessary instrument when doctors do digit

2、al thermometers, but also an indispensable item in family medicine boxes.Compared with normal thermometers, digital thermometers are more safety, reliable, intuitive and convenient. The circuit board of the digital thermometers are often embedded in a compact enclosure in order to meet the actual de

3、mand. This paper using integrated HT7500 for core, on the basis of making a compact digital thermometer.Key words： digital thermometer,HT7500,integrated circuit 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295814470 1.引言 PAGEREF _Toc295814470 h 1 HYPERLINK l _Toc295814471 溫度傳感器及其開展 PAGEREF _Toc295814471 h 1

4、HYPERLINK l _Toc295814472 1.2 醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的溫度傳感器 PAGEREF _Toc295814472 h 4 HYPERLINK l _Toc295814473 開展方向 PAGEREF _Toc295814473 h 4 HYPERLINK l _Toc295814474 1.4 論文研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc295814474 h 6 HYPERLINK l _Toc295814475 芯片簡介 PAGEREF _Toc295814475 h 7 HYPERLINK l _Toc295814476 概述 PAGEREF _Toc295814476 h 7

5、 HYPERLINK l _Toc295814477 芯片結(jié)構(gòu)和引腳描述 PAGEREF _Toc295814477 h 8 HYPERLINK l _Toc295814478 2.3 HT7500主要技術(shù)指標(biāo) PAGEREF _Toc295814478 h 9 HYPERLINK l _Toc295814479 2.4 HT7500連接的LCD顯示 PAGEREF _Toc295814479 h 10 HYPERLINK l _Toc295814480 2.5 HT7500的電氣特性以及特點(diǎn)： PAGEREF _Toc295814480 h 12 HYPERLINK l _Toc295814

6、481 2.6 操作程序與功能 PAGEREF _Toc295814481 h 12 HYPERLINK l _Toc295814482 2.7 系統(tǒng)振蕩器電路以及比擬器電路的分析 PAGEREF _Toc295814482 h 14 HYPERLINK l _Toc295814483 3.基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)的電路 PAGEREF _Toc295814483 h 17 HYPERLINK l _Toc295814484 3.1 基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)電路原理圖： PAGEREF _Toc295814484 h 17 HYPERLINK l _Toc295814485 3.2 電

7、路的工作原理 PAGEREF _Toc295814485 h 19 HYPERLINK l _Toc295814486 3.3 電路的調(diào)試 PAGEREF _Toc295814486 h 20 HYPERLINK l _Toc295814487 4.總結(jié) PAGEREF _Toc295814487 h 21 HYPERLINK l _Toc295814488 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295814488 h 211.引言改革開放的春風(fēng)吹遍了神州大地，我國民生問題不斷得到改善，這是有目共睹的。就衣、食來說，我國現(xiàn)在已經(jīng)解決了溫飽問題，度過了所謂的貧窮階段。然而，隨著時(shí)代的開展，民生問題也

8、在開展，醫(yī)療問題就是一個(gè)典型的例子。在很多農(nóng)村，城市家庭中，家庭普遍會(huì)配有一個(gè)傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)，然而傳統(tǒng)體溫計(jì)的測量精度普遍不高，容易受外界干擾，而且一般人很少會(huì)正確使用，正確的讀數(shù)，廣闊民眾很容易因此而延誤病情。數(shù)字體溫計(jì)的出現(xiàn)，徹底解決了這一問題，其讀數(shù)精確方便，測溫迅速，老少皆宜，價(jià)格實(shí)惠的特點(diǎn)迅速讓它取代了傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)，在家庭和臨床醫(yī)學(xué)中扮演著一個(gè)重要的角色。本文介紹了基于微型化表貼式芯片HT7500的數(shù)字體溫計(jì)的原理。1.1溫度傳感器及其開展溫度測量在物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗(yàn)如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強(qiáng)溫度系數(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有特別重要的意義。

9、無論在工業(yè)還是民用，溫度的測量都離不開溫度傳感器。溫度傳感器的開展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換；模擬集成溫度傳感器/控制器；智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向開展。傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器熱電偶傳感器如下列圖1.1.1：熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從-501600進(jìn)行連續(xù)測量,特殊的熱電偶如金鐵鎳鉻，最低可測到-269，鎢錸最高可達(dá)2800。圖1.1.1 熱電偶傳感器模擬集成溫

10、度傳感器：集成傳感器如下列圖1.1.2是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號(hào)輸出等功能。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一僅測量溫度、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。圖1.1.2 集成溫度傳感器智能溫度傳感器：智能溫度傳感器，亦稱數(shù)字溫度傳感器如下列圖1.1.3是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測試技術(shù)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系

11、列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器或存放器和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器MCU，并且可通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能，即智能化取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度傳感器包括數(shù)字溫度傳感器和石英溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計(jì)、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。用石英作為溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)可實(shí)現(xiàn)多種功能：用于熱化療儀中對(duì)藥液的溫度進(jìn)行測量，能獲得較好的測溫效果；用于溫度檢測系統(tǒng)，測溫系統(tǒng)可用于各行各業(yè)中。比方：可用于溫

12、室大棚的溫度檢測，當(dāng)溫度過高就產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；在輪胎生產(chǎn)中,進(jìn)行的溫度檢測。 數(shù)字智能溫度傳感器智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能到達(dá)1。目前，國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是912位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)，測溫精度為。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例，它對(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27s、9s。Maxim公司

13、生產(chǎn)的DS1620如下列圖1.1.4，DS1620是直接數(shù)字輸出的溫度傳感器，采用DS1620不需要在AT89S51系統(tǒng)中擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換器，因此可以降低電路的復(fù)雜性。DS1620是一片8引腳的片內(nèi)建有溫度測量并轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的集成電路，他集溫度傳感、溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸、溫度控制等功能于一體。測溫范圍：-55+125，精度為。該芯片非常容易與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)溫度的測控應(yīng)用，單獨(dú)做溫度控制器使用時(shí)，可不用外加其他輔助元件。DS1620可把測得的溫度用9位的數(shù)據(jù)表示出來，同時(shí)，本身還有3個(gè)溫度報(bào)警輸出，因此在恒溫箱、溫度計(jì)及其它對(duì)溫度敏感的系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 DS16201.2 醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的溫

14、度傳感器醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中溫度傳感器的使用也非常常見，其中最常見的就是體溫測量，可以發(fā)生在醫(yī)院，也可以發(fā)生在家庭。體溫測量的歷史，可以追溯到l6世紀(jì)。當(dāng)時(shí)Saatorio用空氣熱膨脹的原理，制出了第一支測量口腔溫度的體溫計(jì)。本世紀(jì)初，開始用水銀來制作體溫計(jì)，至今在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)1928年Ebstein的報(bào)告，當(dāng)時(shí)除測量口腔及腋下的溫度外，還可以測量直腸、頸部、大腿根部，外耳及尿溫。這些都是用被測皮膚溫度與玻璃球內(nèi)積存的水銀溫度相等的原理實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)所使用的體溫計(jì)通常都是精度為1和的水銀、煤油或酒精溫度計(jì)，由于水銀體溫計(jì)使用方便、精度高，因而應(yīng)用很廣。再加上測溫方法及其結(jié)構(gòu)都已成熟，沒

15、多大改良余地，人們對(duì)它的研究失去了信心，至今幾乎沒有什么進(jìn)展。由于水銀體溫計(jì)攜帶不方便易破碎，進(jìn)行體溫監(jiān)測由于時(shí)間過長很不方便，一旦水銀溫度計(jì)破碎，水銀也很可能給人們的生活帶來污染，而且這些溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比擬大，到達(dá)熱平衡所需的時(shí)間較長，因此很難讀準(zhǔn)，這促使人們?nèi)ラ_發(fā)其他多種不同的測溫儀器和測溫方法。目前的狀況是，由于水銀體溫計(jì)精度高、廉價(jià)、使用方便，因此它仍然在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尤其是體溫測量方面占有著重要地位。但是同時(shí)也已有許多醫(yī)院采用了電子體溫計(jì)，在實(shí)際使用中電子測溫儀器在穩(wěn)定性及響應(yīng)時(shí)間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)有著顯著的優(yōu)勢，并且采用數(shù)字顯示

16、，讀數(shù)很方便快捷，它在精度方面的性能也能和傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)相媲美。因此使用電子溫度計(jì)的趨勢將一直持續(xù)下去。開展方向進(jìn)入21世紀(jì)后，數(shù)字溫度傳感器帶動(dòng)著數(shù)字體溫計(jì)正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及平安性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速開展。有以下幾方面的開展趨勢：1提高測溫精度和分辨力：20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能到達(dá)1。目前，國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是912位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能

17、溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)，測溫精度為。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例，它對(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27s、9s。2增加測試功能：新型智能溫度傳感器的測試功能也在不斷增強(qiáng)。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘RTC，使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶的短信息。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向開展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。智能溫度傳感器都具

18、有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式，有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作非常簡便。對(duì)某些智能溫度傳感器而言，主機(jī)(外部微處理器或單片機(jī))還可通過相應(yīng)的存放器來設(shè)定其A/D轉(zhuǎn)換速率(典型產(chǎn)品為MAX6654)，分辨力及最大轉(zhuǎn)換時(shí)間(典型產(chǎn)品為DS1624)。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的根底上開展而成的。典型產(chǎn)品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能溫度控制器適配各種微控制器，構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)；它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作，自行構(gòu)成一個(gè)溫控儀。3總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與標(biāo)準(zhǔn)化：目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化

19、，所采用的總線主要有單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。4可靠性及平安性設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比擬式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比擬差。新型智能溫度傳感器(例如TMP03/04、LM74、LM83)普遍采用了高性能的式A轉(zhuǎn)換器，它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用過采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，來提高有效分辨力。式AD轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對(duì)外圍元件的精度要求低；由于采用了數(shù)字反應(yīng)方式，因此比擬器的失調(diào)電壓及零點(diǎn)漂移都不會(huì)影響

20、溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫度傳感器兼有抑制串模干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、本錢低等優(yōu)點(diǎn)。為了防止在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作，在AD7416/7417/7817、LM7576、MAX66256626等智能溫度傳感器的內(nèi)部，都設(shè)置了一個(gè)可編程的“故障排隊(duì)(fAultqueue)計(jì)數(shù)器，專用于設(shè)定允許被測溫度值超過上、下限的次數(shù)。僅當(dāng)被測溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)到達(dá)或超過所設(shè)定的次數(shù)n(n=14)時(shí)，才能觸發(fā)中斷端。假設(shè)故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計(jì)數(shù)器就復(fù)位而不會(huì)觸發(fā)中斷端。這意味著假定n=3時(shí)，那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾，都不會(huì)影響溫控系統(tǒng)的正常工作。

21、LM76型智能溫度傳感器增加了溫度窗口比擬器，非常適合設(shè)計(jì)一個(gè)符合ACPI(Advanced Configuration And Power Interface，即“先進(jìn)配置與電源接口)標(biāo)準(zhǔn)的溫控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有完善的過熱保護(hù)功能，可用來監(jiān)控筆記本電腦和效勞器中CPU及主電路的溫度。微處理器最高可承受的工作溫度規(guī)定為tH，臺(tái)式計(jì)算機(jī)一般為75，高檔筆記本電腦的專用CPU可達(dá)100。一旦CPU或主電路的溫度超出所設(shè)定的上、下限時(shí)， INT端立即使主機(jī)產(chǎn)生中斷，再通過電源控制器發(fā)出信號(hào)，迅速將主電源關(guān)斷起到保護(hù)作用。此外，當(dāng)溫度超過CPU的極限溫度時(shí), 也能直接關(guān)斷主電源，并且該端還可通過獨(dú)立的

22、硬件關(guān)斷電路來切斷主電源，以防主電源控制失靈。上述三重平安性保護(hù)措施已成為國際上設(shè)計(jì)溫控系統(tǒng)的新觀念。為防止因人體靜電放電(ESD)而損壞芯片。一些智能溫度傳感器還增加了ESD保護(hù)電路，一般可承受10004000V的靜電放電電壓。通常是將人體等效于由100PF電容和歐姆電阻串聯(lián)而成的電路模型，當(dāng)人體放電時(shí)，TCN75型智能溫度傳感器的串行接口端、中斷比擬器信號(hào)輸出端和地址輸入端均可承受1000V的靜電放電電壓。最新開發(fā)的智能溫度傳感器(例如MAX6654、LM83)還增加了傳感器故障檢測功能，能自動(dòng)檢測外部晶體管溫度傳感器(亦稱遠(yuǎn)程傳感器)的開路或短路故障。MAX6654還具有選擇“寄生阻抗抵

23、消(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫為prc)模式，能抵消遠(yuǎn)程傳感器引線阻抗所引起的測溫誤差，即使引線阻抗到達(dá)100歐姆，也不會(huì)影響測量準(zhǔn)確度。遠(yuǎn)程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線。溫度傳感器的迅猛開展，帶動(dòng)了數(shù)字體溫計(jì)的開展，兩者關(guān)系緊密，縱觀體溫計(jì)的開展史，可以說傳感器的開展方向就是未來數(shù)字體溫計(jì)的開展方向，而我們?cè)O(shè)計(jì)的數(shù)字體溫計(jì)之時(shí)，選對(duì)適宜的溫度傳感器是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。1.4 論文研究內(nèi)容外觀上看，目前市場上銷售的數(shù)字體溫計(jì)最大的特點(diǎn)是尺寸小巧。所以本文要制作的數(shù)字體溫計(jì)，會(huì)是以集成化的芯片為內(nèi)核，盡量向著微型化的方向去做。

24、另外，市售的數(shù)字體溫計(jì)功能也十分強(qiáng)大，比方說提供低溫，高溫的揚(yáng)聲器加上LCD顯示報(bào)警，低電壓報(bào)警，而且能夠在保證測溫迅速，準(zhǔn)確的前提下，保持一個(gè)較低的耗電，這也應(yīng)該是本文要追求，要到達(dá)的。基于以上兩點(diǎn)的考慮，本文決定制作一個(gè)基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)。關(guān)于HT7500，首先，它的尺寸僅僅為3mm*3mm，比51單片機(jī)小了將近十倍，這滿足了第一個(gè)微型化的訴求；其次，它能夠提供過低溫以及過高溫報(bào)警，也有低電壓報(bào)警功能，就好似廣告詞所說的那樣，難以想象它將這么多功能裝進(jìn)了這么小的尺寸中；最后，它使用的是1.5V的電壓，這個(gè)可以通過一粒紐扣電池來滿足，同時(shí)這個(gè)電源也契合了本文關(guān)于微型化的訴求。關(guān)于H

25、T7500本文會(huì)在后面給出更加詳細(xì)的介紹。核心的思路已經(jīng)有了，接著就是電路的設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)在合泰公司提供的HT7500的PDF文件中，會(huì)有所提及。然后關(guān)于實(shí)物平臺(tái)的選擇，有三種方案：PCB印刷電路板，這需要對(duì)自己的理論原理有強(qiáng)烈的信心，不能失敗一次，因?yàn)檫@個(gè)種方式本錢過高，而且失敗的話就以為著重做，其本錢是其致命的軟肋，所以此種方法不可取。焊接型面包板，本錢相對(duì)于前者已經(jīng)大幅度的減少，但是修改調(diào)試很麻煩，很成問題。插孔型面包板，本錢更為廉價(jià)，而且值得注意的是其修改調(diào)試相對(duì)于前兩者方便的多，唯一缺乏的是其接線與插孔之間的接觸性不如前者，但假設(shè)是加以注意，小心謹(jǐn)慎，這個(gè)還是可以方便的克服的。綜上所述

26、，本文決定在插孔型的面包上搭載我的實(shí)驗(yàn)線路，并加以調(diào)試。這個(gè)時(shí)候思路已經(jīng)清楚了，最后簡略的來說明下論文介紹了什么。首先本文會(huì)詳細(xì)細(xì)致的介紹HT7500的芯片結(jié)構(gòu)，引腳以及各引腳的描述，它的電氣特性以及特點(diǎn)，具體的操作程序以及它所實(shí)現(xiàn)的功能。接著，本文會(huì)對(duì)HT7500中系統(tǒng)振蕩電路和比擬器進(jìn)行簡略的分析，明白它的工作原理。然后就是基于HT7500數(shù)字體溫計(jì)的電路，這一章主要介紹數(shù)字體溫計(jì)的電路，以及這個(gè)電路的工作原理，電路的調(diào)試。最后本文會(huì)以一篇心得體會(huì)總結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。2.HT7500芯片簡介 概述HT7500 是HOLTEK合泰公司生產(chǎn)的一種用來測量人體溫度的CMOS數(shù)字溫度表IC。HT75

27、00利用接合器bonding選擇，可測定出攝氏或華氏體溫,并通過驅(qū)動(dòng)LCD顯示。同時(shí)，該體溫計(jì)IC還提供報(bào)警和自動(dòng)切斷功能。HT7500所需要的外部元件除LCD和感溫元件熱敏電阻外，還有的電池，開/關(guān)ON/OFF、壓電蜂鳴器、電阻和電容。芯片結(jié)構(gòu)和引腳描述HT7500芯片主要包括系統(tǒng)振蕩器、控制電路、溫度傳感振蕩器、計(jì)數(shù)器和比擬器、脈沖產(chǎn)生器、計(jì)時(shí)器、電壓倍加器和LCD驅(qū)動(dòng)器等等。HT7500的結(jié)構(gòu)框圖1：圖 結(jié)構(gòu)框圖其中：System OSC:系統(tǒng)振蕩器 Control Circuit：控制電路 Sensor OSC：溫度傳感振蕩器Counter and Comparator：計(jì)數(shù)器和比擬器

28、 Pulse Generator：脈沖產(chǎn)生器 Pulse Table：脈沖表TIMER：計(jì)時(shí)器 Voltage Doubler：電壓倍加器 Counter Comparator and Latch：計(jì)數(shù)器，比擬器，閉鎖 LCD Driver：LCD驅(qū)動(dòng)器如圖為HT7500的引腳配置1：圖 HT7500引腳配置注：表 HT7500引腳配置1:引腳號(hào)引腳名稱輸入/輸出I/O功能1LOWCB電源電壓檢測器，該腳不用時(shí)開路。2VSSI電源地3SCB公共點(diǎn)，NMOS開路漏極NMOSopendrain4RFO連接參考電阻，PMOS開路漏極5RSO連接感溫電阻，PMOS開路漏極6VDDI正電源7PSWI拉低

29、輸入腳，按鈕開關(guān)接通或關(guān)斷電源。8TEST2I測試腳。浮置LCD顯示真空時(shí)間值；當(dāng)連接到VDD時(shí)，LCD顯示最高值。9CLFHI為浮置，對(duì)于F那么連接到VDD10OSC1I系統(tǒng)振蕩器輸入11OSC0O系統(tǒng)振蕩器輸出12BZ1O蜂鳴器輸出113BZ2O蜂鳴器輸出21416COM1COM3OLCD背板驅(qū)動(dòng)，3電平電壓輸出1719SA1SA3OLCD程序段Segment驅(qū)動(dòng)2022SB1SB32325SC1SC326SD127VEEO產(chǎn)生負(fù)電壓28CAPO在負(fù)電壓下，NMOS輸出29C512O負(fù)電壓下的反相輸出30TVBIC測試腳31TEST2I32TIMI33TS816I2.3 HT7500主要技

30、術(shù)指標(biāo)表2.2為HT7500主要技術(shù)指標(biāo)1：參數(shù)符號(hào)參數(shù)名稱測試條件最小值典型值最大值單位VDD工作電壓VIDD工作電流VDD=1.5V, 無載60100AISTB待機(jī)電流100AFOSC振蕩頻率=820k32kHzR在3539范圍上的溫度測量精度RF在95F102F范圍上的溫度測量精度F2.4 HT7500連接的LCD顯示LCD電極圖形1：圖2.3 LCD電極圖形 1在實(shí)際制作過程中，由于LCD電極圖形一般都由廠家向供給商定制并大量購置，所以難以購置得到一摸一樣的LCD電極圖形，更加難以去定制生產(chǎn)。所以本文采用了4個(gè)3V驅(qū)動(dòng)，七段LED數(shù)碼管作為顯示。數(shù)碼管內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓

31、點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。常見數(shù)碼管有10根管腳。管腳排列如圖中a圖3所示：其中COM為公共端，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極和共陽極兩種。 圖a數(shù)碼管電極圖形 圖b共陰極數(shù)碼管 圖c共陽極數(shù)碼管3在使用前有時(shí)需判斷是共陽極還是共陰極接法，可采用下面的方法。找一個(gè)萬用表，檔位打到二極管檔，先找到公共腳，用短接的方法。然后用萬用表的黑表筆接公共腳紅筆接任意非公共腳，假設(shè)有某一段變亮那么說明是共陽。反之如果紅表筆接公共腳，黑表筆接任意非公共腳，發(fā)現(xiàn)有某一段變亮那么說明是共陰。使用時(shí)，共陰極數(shù)碼管公共端接地，共陽極數(shù)碼管公共端接電源。每段發(fā)光二極管需510mA的驅(qū)動(dòng)電流才

32、能正常發(fā)光，一般需加限流電阻控制電流的大小。經(jīng)測定，每段數(shù)碼管需要串聯(lián)一個(gè)100電阻。每個(gè)數(shù)碼管就需要8個(gè)100電阻。見圖2.4的a圖中，我這里以A1表示第一個(gè)數(shù)碼管的a段LED，A2表示第二個(gè)數(shù)碼管的a段LED，B1表示第一個(gè)數(shù)碼管的b段LED，B2表示第二個(gè)數(shù)碼管的b段LED，以此類推，其中DP2為第二個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)段LED。 四個(gè)數(shù)碼管與HT7500各引腳的對(duì)應(yīng)連接：SA1SA2SA3SB1SB2SB3SC1SC2SC3SD1Com1F1A1B1F2A2B2F3A3B3A4Com2E1G1C1E2G2C2E3G3C3G4Com3D1D2DP2D3D42.5 HT7500的電氣特性以及特

33、點(diǎn)：1電氣特性HT7500的最大額定參數(shù)為：電源電壓0V2V；輸入電壓VSSVDD；工作溫度2075；貯存溫度55125。主要特點(diǎn)HT7500的主要特點(diǎn)如下：單片CMOS結(jié)構(gòu)，利用1只的電池工作;2測量范圍為324290F108F，測量精確度為，分辨力是；3攝氏和華氏溫度測量可利用接合器選擇；4在身體發(fā)燒情況下報(bào)警；5最高溫度保持，8分40秒后自動(dòng)關(guān)斷；6開/關(guān)利用一個(gè)按鈕開關(guān)控制；7顯示最后一次的測量溫度。2.6 操作程序與功能HT7500的操作程序與功能如下所述：1當(dāng)按下開關(guān)接通電源時(shí)，將產(chǎn)生蜂鳴聲；2顯示所有程序段2s；3顯示最后一次測量溫度2s；4顯示L或；5顯示測量溫度，或標(biāo)記出現(xiàn)1

34、Hz的速率的閃光；6如果溫度32 或 90 ， 顯 示 L ；7如果溫度42或108，顯示H；8在溫度測量期間，總是顯示較高的溫度；9如果測量溫度多于16s不變化，或標(biāo)志閃光停止；10如果在測量過程中，出現(xiàn)溫度高于或，鳴蜂器報(bào)警，發(fā)出“嘟嘟聲，持續(xù)4s；11當(dāng)測量結(jié)束到達(dá)8分40秒鐘時(shí)，將自動(dòng)關(guān)斷；12當(dāng)測量結(jié)束時(shí)，如果在8分40秒內(nèi)溫度升高，或標(biāo)志將再次閃光重復(fù)兩次停止，并重新計(jì)數(shù)8分40秒；13當(dāng)蜂鳴聲到達(dá)4s后，停止測量；14當(dāng)電池電壓偏低時(shí)，電池標(biāo)記“在1Hz的速度上閃光，此情況下的測試結(jié)果不精確。低電壓檢測條件是：。流程圖如下：顯示L最后一次測溫值2S顯示所有程序2S通電T=42？測

35、量否？顯示L顯示最高溫度顯示HYES超過16s后顯示值是否改變NO報(bào)警NO溫度是否8分40秒內(nèi)不變化？YES斷電圖2.5 HT7500工作時(shí)的流程圖2.7 系統(tǒng)振蕩器電路以及比擬器電路的分析下面簡單分析HT7500芯片中所包含的系統(tǒng)振蕩電路、比擬器電路:圖 HT7500所含系統(tǒng)震蕩電路上圖是RC橋式振蕩電路， 這個(gè)電路由放大電路Av和選頻網(wǎng)絡(luò)Fv 。Av為由集成運(yùn)放所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)放大電路，取其高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)。由圖可知，Z1、Z2和R1、Rf正好形成一個(gè)四臂電橋，電橋的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)輸入端。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。 圖中用的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用

36、，由圖可知：F=VfVo=Z2Z1+Z2=RjCR+1jCR+1jC+RjCR+1jC=RjRC+1R+1jC+RjRC+1=1jRC+1+1+jRCjRC+1=13+jRC+1jRC=13+jRC-1RC假設(shè)令o=1/RC 或 fo =1/2RC:Fv=13+jRC-1RC=13+jo-oFv=132+o-o2f=-arctgo-o3當(dāng)=o時(shí)，F(xiàn)vmax=1/3 f=0上述分析說明：當(dāng)=0=1/RC時(shí)，輸出電壓的幅值最大當(dāng)輸入電壓的幅值一定，而頻率可調(diào)時(shí))，并且輸出電壓是輸入電壓的1/3,同時(shí)輸出電壓與輸入電壓同相位。滯回比擬器電路分析電路如圖2.8中a圖所示，從輸出引一個(gè)電阻分壓支路到同相

37、輸入端。(a) 電路圖 (b) 傳輸特性 圖2.8 滯回比擬器電路圖 當(dāng)輸入電壓VI從零逐漸增大，且VIVT時(shí)，VO=Vom+，VT稱為上限閥值觸發(fā)電平。 VT=R1VREFR1+R2+R2R1+R2Vom+ 當(dāng)輸入電壓 VIVT時(shí)，Vo=Vom-。此時(shí)觸發(fā)電平變?yōu)閂T，VT稱為下限閥值觸發(fā)電平。 VT=R1VREFR1+R2+R2R1+R2Vom-當(dāng)VI逐漸減小，且VI=VT以前,VO始終等于Vom-，因此出現(xiàn)了如圖2.8中b圖所示的滯回回差特性曲線。 回差電壓 V： V=VT-VT=R2R1+R2（Vom+-Vom-）3.基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)的電路3.1 基于HT7500的數(shù)字體溫

38、計(jì)電路原理圖： 基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)電路原理圖HT7500腳RS上外接傳感器采用503ET熱敏電阻；腳VEE和CAP、C512上的外接電容均為F用作穩(wěn)定VEE；腳BZ1、BZ2外接蜂鳴器用作產(chǎn)生報(bào)警音響，頻率為；腳LOWC上外接可調(diào)電阻400k用作調(diào)整低電壓檢測器的電平，在電池電壓小于時(shí)使LCD顯示符號(hào)“，從而提醒用戶及時(shí)更換電池，該腳不用時(shí)開路；S1和S2為撥動(dòng)開關(guān)，閉合S1時(shí)可檢查LCD的全部筆段，測量體溫時(shí)應(yīng)將S1斷開，為了顯示攝氏溫度，必須斷開S2，如果想要顯示華氏度，S2閉合；腳OSCI、OSCO外接電阻ROSC=820k，與IC內(nèi)置電容用作形成RC振蕩器，產(chǎn)生32kHz的系

39、統(tǒng)時(shí)鐘；腳RS、RF和SC外接阻容元件構(gòu)成一個(gè)交替RC振蕩器，在一定時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)振蕩器RS或RF被激活。腳RF上外接電阻REF是參考電阻，其數(shù)值等于503ET熱敏電阻在下的電阻值，經(jīng)測試約為50歐姆。在實(shí)際制作過程中，為了調(diào)節(jié)參考電阻REF，應(yīng)讓腳TEST2懸浮，測量的溫度將是環(huán)境溫度的精確值。 采用的原件和芯片的清單：類型規(guī)格數(shù)量單價(jià)電阻R1400K10贈(zèng)送電阻R2820K10贈(zèng)送電阻Ref5010贈(zèng)送限流電阻R10010贈(zèng)送紐扣電池22元電容C12200pf55元電容C2以及C355元熱敏電阻503ET55元開關(guān)S1以及S2無22元按鈕開關(guān)SB無12元數(shù)碼管3V驅(qū)動(dòng) 7段LED43元

40、蜂鳴器無23元面包板焊接型23元面包板SYB-130210芯片HT7500510 數(shù)字體溫計(jì)主電路的接線圖 顯示電路的接線圖3.2 電路的工作原理HT7500的內(nèi)部框圖如圖2.2所示2.2章節(jié)中，該芯片內(nèi)部主要包括系統(tǒng)振蕩器、傳感器振蕩電路、控制電路、計(jì)數(shù)器和比擬器 、定時(shí)器、倍壓器、脈沖參數(shù)表及脈沖發(fā)生器 、計(jì)數(shù)、比擬及鎖存器以及LCD驅(qū)動(dòng)器等電路。當(dāng)溫度發(fā)生變化引起熱敏電阻值改變時(shí)，該值將通過傳感器振蕩電路轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。脈沖發(fā)生器用于根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)好的脈沖參數(shù)表來設(shè)定閘門的通斷。計(jì)數(shù)器用于對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)以得到被測溫度數(shù)據(jù)。通過 LCD驅(qū)動(dòng)器可使液晶屏上顯示出被測體溫值。當(dāng)溫度越限含超

41、出正常體溫范圍 、超上限 、超下限時(shí)利用芯片中的比擬器可使 LCD顯示出相應(yīng)的標(biāo)志符，并使蜂鳴器發(fā)出超溫報(bào)警聲。LCD的驅(qū)動(dòng)電壓為3V 。利用倍壓器可將電源變換成電源。二者串聯(lián)即可得到3V電壓 。倍壓器的原理等效于極性反轉(zhuǎn)式DC/DC電源變換器，其特點(diǎn)是利用振蕩器和開關(guān)式控制器使兩組模擬開關(guān)交替地通斷以完成電路切換。正半周時(shí)電池對(duì)泵電容充電，負(fù)半周時(shí)將泵電容上的電荷轉(zhuǎn)移到Uee端的外部電容上以形成電壓。這種電源稱之為“泵電源由于其開關(guān)頻率很高。因此電能損耗極低。HT7500所配的3位半LCD顯示器的右邊有標(biāo)識(shí)符“E和“。E可分別構(gòu)成單位符號(hào)和，依次代表攝氏溫度和華氏溫度。 用作電池低電壓指示。HT7500采用1/3偏置法來動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)LCD顯示器。3.3 電路的調(diào)試所有電路都被搭載于面包板上，面包板即集成電路實(shí)驗(yàn)板，就是一種插件板，此板上具有假設(shè)干小型插座孔。在進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)電路連接要求，在相應(yīng)孔內(nèi)