智能无线体温监测仪设计

　　1　体温监测仪总体设计方案

　　为满足安全、可靠,使用方便、经济,易于管理和维护的设计要求,采用了模块化设计思想。设计的体温监测仪主要由体温检测、体温显示、无线传输和终端计算机监视四大模块组成。总体结构如图1所示。

　　首先数字温度传感器DS18B20将人体温度信号转换成数字信号,送到单片机进行初步处理后,送LED显示。同时利用nRF401无线数据传输芯片将有效体温数据发送给接收端,接收端接收后通过单片机串口输出,再经通用串行口电平转换芯片MAX232将体温数据以RS232串行总线通信方式送入监视终端计算机,以完成数据集中显示及进一步的处理等。

　　2　体温检测模块设计

　　通过DS18B20单总线数字式温度传感器进行温度采集。采集的温度数据以串行通信的方式传送给单片机。该部分的设计电路如图2所示。

　　体温检测模块的软件主要完成CPU对DS18B20的初始化、温度转换、温度数值的读取及数据处理,相应的程序流程如图3所示。温度测量时先调用DS18B20初始化子程序进行初始化,它查找总线上是否存在DS18B20,存在便启动温度转换,读取转换结果并保存,调用计算子程序对结果进行计算得到实际体温值。

　　DS18B20正常使用时的测温分辨率为0.5℃,设计的体温监测仪要求分辨率为0.1℃。在对DS18B20测温原理详细分析的基础上,设计采取直接读取DS18B20内部暂存寄存器,通过计算的方法,将DS18B20的测温分辨率提高到0.1℃~0.01℃,使其满足体温测量的精度要求。DS18B20内部暂存寄存器有9个字节,其内容及地址分配如表1所述。在表1中,第6字节存放的是当温度寄存器停止增值时计数器的计数剩余值,第7字节存放的是每摄氏度所对应的计数值.

　　进行温度计算时,首先用DS18B20提供的读暂存寄存器指令BEH读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果,截去其最低有效位,得到所测实际温度T的整数部分,记作T整数。然后再读取第6、7字节数据,分别记作M剩余、M每度。考虑到DS18B20测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系,实际温度可用下式计算得到:

实际温度T=(T整数-0.25℃)+(M每度-M剩余)/M每度(1)

　　如测量时直接读出的测温结果为34.00℃,则T整数为34℃,读取M剩余为42、M每度为82,利用式(1)计算得实际温度T为34.238℃。比较可见,上述计算的方法在DS18B20测温中可以显著地提高其测温分辨率。

　　设计时对DS18B20的读写操作要保证严格的读写时序,否则将无法正确地读取测量结果。因此,在使用C51语言进行软件设计时,对DS18B20操作部分采用汇编语言来实现。