本科畢業(yè)論文-基于單片機(jī)控制的人體健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

#-其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20適合于多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)中。本系統(tǒng)將其引入人體溫度檢測。DS18B20的性能參數(shù)可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.0?5.5V；測溫范圍：-55?+125?°C，在-10?+85°C時(shí)精度為土0.5.°C；可編程的分辨率為9?12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5°C、0.25°C、0.125C和0.0625C；12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字；負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20的外形及引腳說明DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件。64位激光ROM。64位激光ROM從高位到低位依次為8位CRC、48位序列號和8位家庭代碼(28H)組成。溫度靈敏元件。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL?？赏ㄟ^軟件寫及用戶報(bào)警上下限值。配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個(gè)字節(jié)。DS18B20在工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義。其中，TM：測試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入0,不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種分辨率，出廠時(shí)R0、R1置為缺省值：R0=1，R1=1(即12位分辨率)，用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。高速暫存存儲器高速暫存存儲器由9個(gè)字節(jié)組成。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后。對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表2是對應(yīng)的一部分溫度值DS18B20工作原理DS18B20的工作時(shí)序，包括讀、寫時(shí)序，復(fù)位脈沖和DS1820檢測等，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間為750ms。2DS18B20在體溫檢測中的應(yīng)用體溫檢測系統(tǒng)要求盡量減少功耗；因數(shù)據(jù)要求長期保存，故要求容量較大的存儲器；要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析且形成數(shù)據(jù)庫，從而需要可靠的通訊接口。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求DS18B20采用三線制供電方式，傳輸線采用普通的三芯線。傳感器用環(huán)氧樹脂封裝在導(dǎo)熱性能良好的薄鋁筒內(nèi)，2個(gè)點(diǎn)順序排列在一根三芯線上。多次測量并算出溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的平均電流II和時(shí)間T1及溫度傳感器和MCU均空閑時(shí)的平均電流I2。根據(jù)預(yù)定更換電池的時(shí)間T2得出采樣次數(shù)N,然后根據(jù)電路總功能，選擇適當(dāng)容量的電池。卩總司[IltlN+I2(t2-Ntl)],U為系統(tǒng)電壓。為減少功耗，不進(jìn)行溫度采集時(shí)，使單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，采用程度定時(shí)中斷，喚醒單片機(jī)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換操作。將2字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1字節(jié)的補(bǔ)碼(小數(shù)部分四舍五入，此時(shí)精度為±1°C),然后根據(jù)測點(diǎn)數(shù)n、時(shí)鐘的年月日時(shí)占用的字節(jié)(4字節(jié))、采樣間隔時(shí)間t和要求保存數(shù)據(jù)的時(shí)間t‘選取存儲器容量NByte=(n+4)t'/t。在labview7.0開發(fā)平臺上編寫PC機(jī)與單片機(jī)的串行通訊程序，用于完成修改單片機(jī)的采樣間隔時(shí)間，成批讀取單片機(jī)外部存儲器中的溫度數(shù)據(jù)并將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫，畫各點(diǎn)的體溫曲線。3應(yīng)用體會在經(jīng)實(shí)驗(yàn)室和臨床應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)了DS18B20的一些特點(diǎn)和使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms，且靈敏度大為提高，在逐漸升溫的水中與精度為±0.5C的溫度計(jì)幾乎同步，且回復(fù)性很好；DS18B20的讀寫時(shí)序須經(jīng)仔細(xì)調(diào)整，在反復(fù)的調(diào)試中找出合適的延時(shí)時(shí)間；在程序等待DS18B20發(fā)出的存在信號時(shí)，最好設(shè)置一有限的等待時(shí)間，否則一旦有溫度計(jì)損壞時(shí)，程序?qū)⑦M(jìn)入一等待的死循環(huán)中；體溫檢測系統(tǒng)硬件連接簡單、可靠，體積小。以上是在畢業(yè)設(shè)計(jì)中參考的主要書目和資料。經(jīng)過三個(gè)月時(shí)間我們終于完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)，在近三個(gè)月的動(dòng)手過程中，我覺得自己對單片機(jī)知識的掌握又進(jìn)了一層。對單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的研究和軟件編程的興趣增加不少。學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書。如果想學(xué)一門知識，不能局限于一本書，應(yīng)多看幾本，既可以進(jìn)行比較又增加了見識，知識會更加全面，應(yīng)用起來也更有余地。另外平時(shí)課堂上所學(xué)習(xí)的知識大多比較陳舊，作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，由于專業(yè)特點(diǎn)自己更要積極查閱當(dāng)前的最新電子資料。