医用智能电子体温计设计

医用智能电子体温计设计 * 医用智能电子体温计设计 一、引言 体温是观测人体机能是否正常的重要指标之一，也是人体生命活动的基本特征。在日常生活中，在用水银体温计测量体温时，是通过读取刻读值来判断温度的高低。当光线较暗或年纪较大，就看不清或不能准确的读出体温计的读数;同时在测量时需要等待较长时间，只有使水银温度计充分受热，才能基本准确反应其实际温度值，水银温度计给测量者带来了诸多不便。而语音智能电子体温计不仅克服了传统体温计的许多缺陷，它可以快速的进行体温测量，而且以语音报出测量的体温值;同时可以将测量值保存起来，具有记忆功能。具有较高的灵敏度，可以在几秒钟内测得结果，对于视力不佳而无法读取数值的人群或老年人显得更为重要。 二、基本功能要求: (1)电子测量体温，在几秒内测得结果。 (2)语音报出测量体温值。 (3)保存测量温度值，同时保存相应的时间，根据需要再回放所保存的温度、时间。 (4)语音报时，具有万年历功能。 三、 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计与论证 单片机选择:采用常规单片机如89C51实现，单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制，但89C51需外接模数转换器来满足数据采样，如果系统增加语音播放功能，还需外接语音芯片，对外围电路来说，比较复杂，且软件实现也较麻烦。另外，51单片机需要用仿真器来实现软硬件调试，较为繁琐。SPCE061A是继μ’nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器，此单片机内置8路ADC,2路DAC,且集成开发环境中，配有很多语音播放函数，用SPCE061A实现语音播放极为方便。另外，该芯片内置在线仿真、编程接口，可以方便实现在线调试，这大大加快了系统的开发与调试。 测温传感器:铂热电阻的物理化学性虽然能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件，且此元件线性较好，但反应相应的较慢。热敏电阻是一种新型半导体感温元件，具有灵敏度高、体积小、寿命长等特点。负温度系数热敏电阻具有负的温度特性，当温度升高时，电阻值减小;当温 度降低时，电阻值增大，其阻温特性如图一所示。热敏电阻阻值—温度曲线是非线性的，在实际应用只使用其线性度较好的一段。本方案选用的热敏电阻其线性度较好的一段是—20?—80?，精度为 1%。由于用于测量体温，其范围是34?—44?，因此，具有很好的线性度，完全能达到测量要求。四、系统硬件电路设计 语音智能电子体温计的原理框图如图2所示，主要包括一下几个部分: 1、数据采样:温度传感器的电压信号经AD转换后，换算成相应的温度值，用于播报和存储。 2、语音播放:语音播放人体体温测量温度值、存储温度值和时间。 3、键盘设定:用于温度测量、存储、报时、校时等共六个按键。 KEY1: 校时，为复用按键，可进行年、月、日、时、分、秒的调整; KEY2、KEY3: 设置校时的加、减; KEY4: 报时，为复用按键;KEY5:温度语音播报，为复用按键;KEY6:保存温度;KEY7:复位键;KEY8:电源开关键。系统上电后，自动进行初始化，按KEY5后，系统开始测温，并语音播报温度测量值。 4.1、主要电路的设计 4.1.1、CPU:本系统采用SPCE061A芯片作为核心部件，SPCE061A内部带有8路ADC和2路的DAC,32个IO口，内置32K字闪存和2K字的静态存储器。用来实现体温测量资源已足够使用。 1 4.1.2、传感器:温度传感器使用3N503精密热敏电阻，采样电路硬件连接如图3所示。将热敏电阻Rt与固定电阻R串联，接3.3V电源，当温度改变时，Rt阻值改变，其两端的电压随之改变，测量两端的电压，通过以下公式求得温度值:T=T0-KVin 其中: T,被测温度。 T0,与热敏电阻特性有关的温度参数。 K,与热敏电阻特性有关的系数。 Vin,热敏电阻两端的电压。 选用负温度系数热敏电阻CWF56，其线性化较好的一段是在-20?~80?。固定电阻R阻值的选取依据:在热敏电阻线性化较好的范围内，根据其阻稳特性，为了在最高温度和最低温度时使被测信号基本接近满量程值，采取线性区域内中间某一点温度的阻值作为固定电阻的值。它们分压后，AD的输入电压是AD的输入电压范围一半。在25?时热敏电阻的阻值为10KΩ，所以选取固定电阻R的值为10KΩ。在0?时热敏电阻的阻值为33.5590KΩ，热敏电阻两端电压接近A/D输入电压的上限;在80?时热敏电阻的阻值为1.2242KΩ，热敏电阻两端电压接近A/D输入电压的下限0V。在温度线性化较好的区域内SPCE061A的A/D值都没有达到极限值。 4.1.3、A/D采集:电路采用SPCE061CPU内置的8通道10位ADC实现模拟电压到数字量的转换。如图2所示，模拟电压信号由LINE_IN通道输入，采样输入由IOA6完成。系统扩展了一个按键K5，接于IOA4，当按键按下时，就进行A/D转换初始化，并进行4次A/D转换，SPCE061A的A/D转换结果在高10位，每次将其移入低10位再计算4次平均值作为AD有效结果返回;为了提高准确度，软件变量都采用浮点数，采用数字滤波，计算完成后将温度值用语音报出来。由于在放音时播放函数会改变一些参数，为稳定期间，在每次A/D转换前都做一次初始化。 由于每个热敏电阻的特性并非一样、与热敏电阻串联的固定电阻不准确等原因，每支温度计在整个测量范围内至少要5点进行校正，并适当的修改参数以达到最佳状态。 图1.语音智能电子体温计的原理框图 图2.采样电路 4.1.4、精密稳压电路:为了保证测量值的准确性、稳定性，在电池供电时，对采样电路的电源进行特别处理，保证采样基准保持稳定，即A/D的基准电压保持稳定。在该电路中，使用超低压差、低静态电流的线性精密稳压器CYT5218-2.5V，电路如图3所示。该芯片在 1mA 的负载时， 电压为 1mV ，在 500mA 负载时， 电压低于 600mV 。芯片还具有极低的静态电流(典型值 <100uA ) , 当 EN PIN=Low 时更可以使芯片的 Standby 电流低于 1uA ，延长电池的工作时间。芯片具有过流保护、温度保护功能。 4.1.5、音频输出电路:音频输出电路如图4所示，音频的输出是通过SPY0030功率放大，驱动喇叭，完成语音播放。 2 图3.A/D采集精密稳压电源 图4. 音频输出电路 4.1.6、键盘设置电路:语音智能电子体温计采用多个复用键盘，共有7个键，如图5所示。IOA0接KEY1,IOA1接KEY2,IOA2接KEY3，IOA3接KEY4,IOA4接KEY5,IOA5接KEY6。 图5，键盘电路设计 五、软件设计 程序采用模块化设计。整个程序分为三个部分:主程序、子程序和中断服务程序。下面说明主程序框图和中断服务程序框图。 1、 主程序:主程序用C编制。它主要完成系统初始化、温度时间的播报和时间日期的调整等如图6。 2、 中断程序:中断程序包括键盘唤醒中断和实时钟中断 在无按键的情况下，系统进入睡眠状态，以节省功耗。当有键按下时，系统唤醒，并开始扫描 键盘。其程序框图7如所示。 3、 子程序模块:子程序模块主要包括采样子程序、播报子程序、语音驱动子程序等。 六、调试方法及测试结果 测试环境:环境温度28摄氏度，测试仪器: 数字万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ;温度计0---100摄氏度;热源(水);秒表 测试方法:采用温度计同时测量水温变化情况，得出系统温差指标。 测试结果:设定温度由25摄氏度到60摄氏度，标定温差<=0.2摄氏度，时间4秒 静态误差<=0.1摄氏度，最大超调量0.2摄氏度 本文根据SPCE061A单片机的特点，开发出语音智能电子体温计，设计简单方便，造价低廉; 性能可靠，是温度测量较为理想的替代产品。 3 图6.主程序框图 图7.键盘中断程序框图 七、结论 本文作者创新点是以SPCE061A新型单片机为基础，通过对温度采样信号分析研究，给出了语音智能电子体温计设计电路，克服了传统体温计的许多缺陷，不仅可以快速进行体温测量，并用语音播报出来，而且具有记忆功能，具有较高的灵敏度。 4