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1、本科生毕业论文(设计) 题 目 基于MSP430的体温测量仪设计 学生姓名 xx 学 号 xxxx 学 院 电子与信息工程学院专 业 电子科学与技术指导教师 xx二一 六 年 5 月 20 日基于MSP430的体温测量仪的设计xxxxx信息工程大学电子与信息工程学院，xxx xx摘要：随着人们生活水平的提高，对于自身的健康问题变得越来越关注。而体温作为检测人体健康状况的一个必备的体征数据一直以来都备受关注。传统体温计无法快速测出人体体温，故设计一种基于msp430单片机控制的电子体温计，实现了实时、快速、简易地测量与显示人体温度的功能。本设计主要由MSP430单片机控制模块、电源电路模块、温度
2、检测和A/D转换电路模块，温度值液晶显示模块组成，单片机控制模块采用msp430单片机实现对系统的自动控制。温度采集模块是通过NTC热敏电阻来采集外界温度，然后转换为电压信号。电压信号由数字和模拟转换电路中的AD7799芯片完成数字信号和模拟信号两者之间的转换，数字信号通过采集电路采集进入单片机内。然后单片机将接受的温度大小显示在LCD1602液晶显示屏。关键词：MSP430单片机；AD7799；NTC热敏电阻；温度The Design Of The Thermometer Based On MSP430 xxxxElectronic and Information Engineering C
3、ollege，NUIST，xxx 2100x，ChinaAbstract:Because of the continuous improvement of the quality of life, people pay more and more attention to their health.Body temperature as an essential sign of the human bodys health condition has been concerned about all the time. The traditional thermometer can not m
4、easuring body temperature quickly.So the design of an electronic thermometer based on MSP430 singlechip is necessary . realize a real-time, fast and easy to measure and display the temperature of the human body function. This design is mainly composedo the singlechip module、power supply circuitmodul
5、e 、 temperature detection and / D conversion circuit modulethe temperature module Gathering outside temperaturebyNTC thermistor.the MCU control module using MSP430 single chip microcomputer to realize the automatic control of the system. The module selects NTC thermistor to collect the external temp
6、erature and converts to the linear voltage signal. Linear voltage signal by the A/D conversion circuit module in the AD7799 complete A/D conversion, the digital signal is sent to the host of the automatic control module. The temperature number will be displayed on the LCD screen.Key words: MSP430 MC
7、U; AD7799; NTC Thermistor; Temperature目 录目 录3第1章 绪论41.1 研究背景及意义41.2 功能及方案分析4第2章 设计方案论证52.1 设计方案的选择52.2 各模块部分的基本设计原理72.2.1单片机主控模块72.2.2体温测量模块72.2.3显示模块83.硬件系统设计93.1 主要元器件工作原理简介93.1.1 MSP430F149单片机93.1.2 NTC热敏电阻103.1.3 AD7799的原理113.1.4 LCD1602液晶显示器介绍133.2 硬件电路设计133.2.1电源稳压电路133.2.2MSP430复位电路143.2.3MSP
8、430晶振电路153.2.4信号采集电路和信号与温度的转换电路153.2.5显示电路设计174.软件系统设计174.1系统整体主程序流程图174.2温度得测量与换算子程序流程图185. 系统测试195.1硬件测试205.1.1 分单元的模块测试205.1.2 系统的整体测试205.3 硬件与软件的进行联机测试205.4 测试的数据和结果分析205.4.1 测试数据205.4.2 结果分析21总结21致谢23第1章 绪论温度是客观存在的物理学标量，它不断影响着人民的生活，温度的概念可以说无处不在，小到一个具体事务，大到整个自然环境都有着自己的温度值。对于人体温度的测量始于l6世纪。那个时候赛特瑞
9、发现，空气受到热量后会不断膨胀，研制出了第一支通过人的口腔温度来进行温度大小检测的设备(5)。20世纪初，人们发现水银的熔点和沸点都在常温以外，而且水银很容易受热膨胀，非常适合做温度计。因而水银开始被用来制作体温计，至到今天，水银体温计在临床测体温时还有着十分广泛的运用。但水银温度计的弊端随着它的大量使用也愈加明显，如水银的污染严重，测体温周期长，刻度读数精度不够等。所以现在人们也在积极的寻求一种方便快捷的测体温方式，这时，电子体温计应运而生。1.1 研究背景及意义由于人们的生活质量不断地改善，大家开始越来越重视自己的身体健康状态。与此同时，体温又是反映身体健康状况的一个必不可少的体征数据，这
10、样一来，对体温的测量就显得尤为重要。由于利用水银测体温的原理和设计相对方简便、测量精度又足以满足日常使用，所以它的在很多邻域都有所应用。但是用它在进行体温测量时的流程比较复杂。例如，水银体温计每次使用时必须手动（大幅度甩动温度计）清除上次测量的数据残留，而且水银体温计大多用于直接接触人体腋下皮肤，这就使测量难免有点麻烦。同时最重要的是汞是一种重金属，它对人体的危害极大，体温计一旦不慎打碎，污染太严重等等其他问题，为了能够实现人体体温的精确测量，人们不断研制出各种设备。一直到现在，电子体温计已经走进了许多医院的大门，而其余相关电子仪器测量体温的方式也越来越受到关注。随着单片机技术的日趋成熟与各种
11、传感器配合应用，市场上出现种类繁多的电子体温计（3)。按体温计原理分有电子体温计和红外遥感体温计两种。电子体温计和红外遥感体温计分别是利用热敏电阻和黑体辐射来判断温度。红外遥感温度计量程更加宽广多用于工业生产中而红外温度传感器与物体辐射式非线性关系，因此红外传感器测量误差较大(2)。而人体温度的测量中对于体温测量要求精度很高，故设计一款电子温度计利用高精度AD模块实现误差在0.05。1.2 功能及方案分析因此，鉴于传统的水银体温计诸多缺点，在运用数字集成电路技术和相应的数字信号处理技术的基础上，课题设计出一种数字式电子体温计。设计功能：当用采集数据的触头接触人体的腋窝处时仪器的显示屏能快速显示
12、人体的体温，同时具有复位功能。设计原理：以MSP430单片机作为系统的主控核心，外接传感器、AD模块为辅助。对于体温测量，温度控制模块选用NTC热敏电阻来采集外界温度，通过事先设计的电路转来采集电压信号。通过外接的AD7799模块接受电压信号完成模数转换，将转化得到数字信号送入MSP430F149单片机的主机中，在单片机内部利用计算好的温度-电压公式反求温度，然后将温度值传输到LCD液晶屏上并显示出来。第2章 设计方案论证体温数据测量仪的设计通常利用三种传感器来测量，下面是通过利用三种不同传感器设计三种不同的设计方案(13)。2.1 设计方案的选择方案一：利用热电偶组成的温差电路，温度检测元件
13、通常使用低温的热电偶，它是将两根不同的金属导线焊接在一起，首先我们要将参考温度设置低于我们要测量的温度，通过测量此时热电偶两端的电压大小，便可通过相关公式推算出检测结点处的温度。数据采集模块是一自带A/D 转换通道的单片机，它的基本原理是将伴随着环境温度变化，导致的热电偶两端的电压或者电流的信号，反馈给单片机，单片机通过数字转换为模拟模块，就可以将采集的电压或电流信号转化为数字信号，再利用热电偶电压温度关系就能换算出实际温度，最后将被测温度显示于显示器上。系统包含模拟信号转换为数字信号，对采集的到的温度进行处理并且显示出温度的大小，这些功能作用由单片机的I/O口输入单片机进行处理。除此之外还有
14、晶振和单片机复位的电路。用到的外设有，四脚按键进行手动复位，中央处理的芯片型号为51系列。控制的对象有数码管和报警装置电路。整体结构图，如下图 2-1所示。数码管报警电路测温电路晶振电路复位电路按键防抖动单 片 机数据传送图 2-1 热电偶温度采集整体电路图方案二：由DS18B20温度传感器进行温度测量。DS18B20温度传感器可以直接将温度转化为数字信号发送到单片机。系统可以利用单片机可以直接将温度传感器DS18B20测量得到的数字信号转化并传输到显示器上，可以快速测量环境温度。该系统易于扩展，将得到的数据信息，由max232和RS232两者之间进行串口数据通信，从而可以将采集到的数据进行快捷的处理(7)，系统总体框图如下图 2-2所示。按键输入电路时钟电路复位电路报警电路单 片 机驱动电路显示电路测温电路扩展接口：对时间和温度信息定点存储，并与计算机进行数据交换 图 2-2 DS18B20进行温度测量的整体结构图方案三：温度信号经过NTC热敏电阻传感器采集转换成相应的电压信号，经过AD7799模块将该模拟信号转换成数字信号，通过并口送入到主机。主机处理这些信号后得出此时的温度值，并通过LCD液晶显示屏显示出来。系统框图如图 2-3
