畢業(yè)論文--基于ht7500的數(shù)字體溫計

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　基于HT7500的數(shù)字體溫計</p><p>　　學(xué) 院：物流工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)：自動化</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當今時代，體溫計是醫(yī)生臨床診斷的必備儀器，也是

2、家庭醫(yī)藥箱內(nèi)不可缺少的一樣物品，比起普通體溫計，數(shù)字體溫計更加安全可靠，直觀方便。醫(yī)用或者家用的數(shù)字體溫計應(yīng)功能齊全，體積小巧，方便使用。</p><p>　　為了符合實際需求，數(shù)字體溫計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，在此基礎(chǔ)上制作了一款體積小巧的數(shù)字體溫計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字體溫計,HT7500,集成電路</p>&l

3、t;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In modern time, digital thermometer is not only a necessary instrument when doctors do digital thermometers, but also an indispensable item in family medicine bo

4、xes.Compared with normal thermometers, digital thermometers are more safety, reliable, intuitive and convenient. </p><p>　　The circuit board of the digital thermometers are often embedded in a compact enclos

5、ure in order to meet the actual demand. This paper using integrated HT7500 for core, on the basis of making a compact digital thermometer.</p><p>　　Key words： digital thermometer,HT7500,integrated circuit &l

6、t;/p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　改革開放的春風吹遍了神州大地，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，隨著時代的發(fā)展，民生問題也在發(fā)展，醫(yī)療問題就是一個典型的例子。</p><p>　　在很多農(nóng)村，城市家庭中，家庭普遍會配有一個傳統(tǒng)的水銀體溫

7、計，然而傳統(tǒng)體溫計的測量精度普遍不高，容易受外界干擾，而且一般人很少會正確使用，正確的讀數(shù)，廣大民眾很容易因此而延誤病情。數(shù)字體溫計的出現(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，價格實惠的特點迅速讓它取代了傳統(tǒng)的水銀體溫計，在家庭和臨床醫(yī)學(xué)中扮演著一個重要的角色。</p><p>　　本文介紹了基于微型化表貼式芯片HT7500的數(shù)字體溫計的原理。</p><p>　　1.

8、1溫度傳感器及其發(fā)展</p><p>　　溫度測量在物理實驗、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當量、壓強溫度系數(shù)等教學(xué)實驗）中，有特別重要的意義。無論在工業(yè)還是民用，溫度的測量都離不開溫度傳感器。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段：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

9、感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。</p><p>　　傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器——熱電偶傳感器（如下圖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-50~1600℃進行連續(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2800℃。</p><p&g

10、t;　　圖1.1.1 熱電偶傳感器</p><p>　　模擬集成溫度傳感器：集成傳感器（如下圖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80年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出等功能。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測

11、溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。</p><p>　　圖1.1.2 集成溫度傳感器</p><p>　　智能溫度傳感器：智能溫度傳感器，亦稱數(shù)字溫度傳感器（如下圖1.1.3）是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(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、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接

12、口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（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。</p><p>　　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、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

13、度計可實現(xiàn)多種功能：用于熱化療儀中對藥液的溫度進行測量，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。比如：可用于溫室大棚的溫度檢測，當溫度過高就產(chǎn)生報警信號；在輪胎生產(chǎn)中,進行的溫度檢測。</p><p>　　圖1.1.3 數(shù)字智能溫度傳感器</p><p>　　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，分辨力只能達到1℃。目前，國外已相繼推出多種高速

14、度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9～12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達0.5～0.0625℃。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位二進制數(shù)據(jù)，其分辨力高達0.03125℃，測溫精度為±0.2℃。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，它對本地傳感器、每一路遠程傳感器的轉(zhuǎn)換時間分別僅為27μ

15、s、9μs。Maxim公司生產(chǎn)的DS1620（如下圖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0.5℃。該芯片非常容易與單片機連接，實現(xiàn)溫度的測控應(yīng)用，單獨做溫度控制器使用時，可不

16、用外加其他輔助元件。DS</p><p>　　圖1.1.4 DS1620</p><p>　　1.2 醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的溫度傳感器</p><p>　　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。當時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。本世紀

17、初，開始用水銀來制作體溫計，至今在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)1928年Ebstein的報告，當時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現(xiàn)的。</p><p>　　傳統(tǒng)所使用的體溫計通常都是精度為1℃和0.1℃的水銀、煤油或酒精溫度計，由于水銀體溫計使用方便、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，沒多大改進余

18、地，人們對它的研究失去了信心，至今幾乎沒有什么進展。由于水銀體溫計攜帶不方便易破碎，進行體溫監(jiān)測由于時間過長很不方便，一旦水銀溫度計破碎，水銀也很可能給人們的生活帶來污染，而且這些溫度計的刻度間隔通常都很密，不容易準確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達到熱平衡所需的時間較長，因此很難讀準，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，由于水銀體溫計精度高、便宜、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

19、占有著重要地位。但是同時也已有許多醫(yī)院采用了電子體溫計，在實際使用中電子測溫儀器在穩(wěn)定性及響應(yīng)時間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計有著顯著的優(yōu)勢，并且采用數(shù)字顯示，讀數(shù)很方便快捷，它在精度方面的性能也能和傳統(tǒng)的水銀體溫計相媲美。因此使用電子溫度計的趨勢將一直持續(xù)下去。</p><p><b>　　1.3發(fā)展方向</b></p><p>　　進入21世紀后，數(shù)字溫度傳感器帶動著數(shù)字

20、體溫計正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、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發(fā)展。有以下幾方面的發(fā)展趨勢：</p><p>　　1）提高測溫精度和分辨力：20世紀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，分辨力只能達到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9～12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達0.5

21、～0.0625℃。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位二進制數(shù)據(jù)，其分辨力高達0.03125℃，測溫精度為±0.2℃。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，它對本地傳感器、每一路遠程傳感器的轉(zhuǎn)換時間分別僅為27μs、9μs。</p><p>　　2）增加測試功能：新型智

22、能溫度傳感器的測試功能也在不斷增強。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘（RTC），使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲器，可存儲用戶的短信息。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)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、待機模式，有的還增加了低溫極限擴展模式，操作非常

23、簡便。對某些智能溫度傳感器而言，主機(外部微處理器或單片機)還可通過相應(yīng)的寄存器來設(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基礎(chǔ)上發(fā)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工作，自行構(gòu)成一個溫控儀。</p>&l

24、t;p>　　3）總線技術(shù)的標準化與規(guī)范化：目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化，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可通過專用總線接口與主機進行通信。</p><p>　　4）可靠性及安全性設(shè)計：傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(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較差。新型智能溫度傳感器(例如TM

25、P03/04、LM74、LM83)普遍采用了高性能的Σ－Δ式A／Ｄ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轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，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。Σ－Δ式A／D轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對外圍元件的精度要求低；由于采用了數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點漂移都不會影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫度傳感器兼有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點。為了避免在溫控系統(tǒng)受到

26、噪聲干擾時產(chǎn)生誤動作，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能溫度傳感器的內(nèi)部，都設(shè)置了一個可編程的“故障排隊(fAultqueue)”計數(shù)器，專用于設(shè)定允許被測溫度值超過上、下限的次數(shù)。僅當被測溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)達到或超過所設(shè)定的次數(shù)n(n=1~4)時，才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計數(shù)器就復(fù)位而不會觸發(fā)中斷</p><p&

27、gt;　　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保護電路，一般可承受1000~4000V的靜電放電電壓。通常是將人體等效于由100PF電容和1.2K歐姆電阻串聯(lián)而成的電路模型，當人體放電時，TCN75型智能溫度傳感器的串行接口端、中斷／比較器信號輸出端和地址輸入端均可承受1000V的靜電放電電壓。</p><p>　　最新開發(fā)的智能溫度傳感器(例如MAX6654、LM83)還增

28、加了傳感器故障檢測功能，能自動檢測外部晶體管溫度傳感器(亦稱遠程傳感器)的開路或短路故障。MAX6654還具有選擇“寄生阻抗抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文縮寫為prc)模式，能抵消遠程傳感器引線阻抗所引起的測溫誤差，即使引線阻抗達到100歐姆，也不會影響測量準確度。遠程傳感器引線可采用普通雙絞線或者帶屏蔽層的雙絞線。</p><p>　　溫度傳感器的迅猛發(fā)展，帶動

29、了數(shù)字體溫計的發(fā)展，兩者關(guān)系緊密，縱觀體溫計的發(fā)展史，可以說傳感器的發(fā)展方向就是未來數(shù)字體溫計的發(fā)展方向，而我們設(shè)計的數(shù)字體溫計之時，選對合適的溫度傳感器是非常重要的一個環(huán)節(jié)。</p><p>　　1.4 論文研究內(nèi)容</p><p>　　外觀上看，目前市場上銷售的數(shù)字體溫計最大的特點是尺寸小巧。所以本文要制作的數(shù)字體溫計，會是以集成化的芯片為內(nèi)核，盡量向著微型化的方向去做。</p&

30、gt;<p>　　另外，市售的數(shù)字體溫計功能也十分強大，比如說提供低溫，高溫的揚聲器加上LCD顯示報警，低電壓報警，而且能夠在保證測溫迅速，準確的前提下，保持一個較低的耗電，這也應(yīng)該是本文要追求，要達到的。</p><p>　　基于以上兩點的考慮，本文決定制作一個基于HT7500的數(shù)字體溫計。關(guān)于HT7500，首先，它的尺寸僅僅為3mm*3mm，比51單片機小了將近十倍，這滿足了第一個微型化的訴求；

31、其次，它能夠提供過低溫以及過高溫報警，也有低電壓報警功能，就好像廣告詞所說的那樣，難以想象它將這么多功能裝進了這么小的尺寸中；最后，它使用的是1.5V的電壓，這個可以通過一粒紐扣電池來滿足，同時這個電源也契合了本文關(guān)于微型化的訴求。關(guān)于HT7500本文會在后面給出更加詳細的介紹。</p><p>　　核心的思路已經(jīng)有了，接著就是電路的設(shè)計，這一點在合泰公司提供的HT7500的PDF文件中，會有所提及。然后關(guān)于實物

32、平臺的選擇，有三種方案：</p><p>　　PCB印刷電路板，這需要對自己的理論原理有強烈的信心，不能失敗一次，因為這個種方式成本過高，而且失敗的話就以為著重做，其成本是其致命的軟肋，所以此種方法不可取。</p><p>　　焊接型面包板，成本相對于前者已經(jīng)大幅度的減少，但是修改調(diào)試很麻煩，很成問題。</p><p>　　插孔型面包板，成本更為廉價，而且值得注意的

33、是其修改調(diào)試相對于前兩者方便的多，唯一不足的是其接線與插孔之間的接觸性不如前者，但若是加以注意，小心謹慎，這個還是可以方便的克服的。</p><p>　　綜上所述，本文決定在插孔型的面包上搭載我的實驗線路，并加以調(diào)試。</p><p>　　這個時候思路已經(jīng)清楚了，最后簡略的來說明下論文介紹了什么。首先本文會詳細細致的介紹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，具

34、體的操作程序以及它所實現(xiàn)的功能。接著，本文會對HT7500中系統(tǒng)振蕩電路和比較器進行簡略的分析，明白它的工作原理。然后就是基于HT7500數(shù)字體溫計的電路，這一章主要介紹數(shù)字體溫計的電路，以及這個電路的工作原理，電路的調(diào)試。最后本文會以一篇心得體會總結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　2.HT7500芯片簡介</p><p><b>　　2.1 概述</b><

35、/p><p>　　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。HT7500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LCD顯示。同時，該體溫計IC還提供報警和自動切斷功能。HT7500所需要的外部元件除LCD和感溫元件（熱敏電阻）外，還有 1.5V的電池，開/關(guān)（ON/OFF）、壓電蜂鳴器、電阻和電容。</p><p>　　

36、2.2芯片結(jié)構(gòu)和引腳描述</p><p>　　HT7500芯片主要包括系統(tǒng)振蕩器、控制電路、溫度傳感振蕩器、計數(shù)器和比較器、脈沖產(chǎn)生器、計時器、電壓倍加器和LCD驅(qū)動器等等。</p><p>　　HT7500的結(jié)構(gòu)框圖[1]：</p><p><b>　　圖2.1 結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　其中：System

37、 OSC:系統(tǒng)振蕩器 Control Circuit：控制電路 Sensor OSC：溫度傳感振蕩器</p><p>　　Counter and Comparator：計數(shù)器和比較器 Pulse Generator：脈沖產(chǎn)生器 Pulse Table：脈沖表</p><p>　　TIMER：計時器 Voltage Doubler：電壓倍加器 Counter Comparator

38、 and Latch：計數(shù)器，比較器，閉鎖 LCD Driver：LCD驅(qū)動器</p><p>　　如圖2.2為HT7500的引腳配置[1]：</p><p>　　圖2.2 HT7500引腳配置（注：100mil=2.54mm）</p><p>　　表2.1 HT7500引腳配置[1]:</p><p>　　2.3 HT7500主要技術(shù)指

39、標</p><p>　　表2.2為HT7500主要技術(shù)指標[1]：</p><p>　　2.4 HT7500連接的LCD顯示</p><p>　　圖2.3為LCD電極圖形[1]：</p><p>　　圖2.3 LCD電極圖形 [1]</p><p>　　在實際制作過程中，由于LCD電極圖形一般都由廠家向供應(yīng)商定制并大

40、量購買，所以難以購買得到一摸一樣的LCD電極圖形，更加難以去定制生產(chǎn)。</p><p>　　所以本文采用了4個3V驅(qū)動，七段LED數(shù)碼管作為顯示。</p><p>　　數(shù)碼管內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(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。</p><p>　　管腳排列如圖2.4中a圖[3]所示：</p><p

41、>　　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。</p><p>　　圖2.4 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]</p><p>　　在使用前有時需判斷是共陽極還是共陰極接法，可采用下面的方法。</p><p>　　找一個萬用表，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

42、公共腳紅筆接任意非公共腳，若有某一段變亮則說明是共陽。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)有某一段變亮則說明是共陰。</p><p>　　使用時，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5～10mA的驅(qū)動電流才能正常發(fā)光，一般需加限流電阻控制電流的大小。</p><p>　　經(jīng)測定，每段數(shù)碼管需要串聯(lián)一個100Ω電阻。每個數(shù)碼管就需要8個100Ω電阻

43、。</p><p>　　見圖2.4的a圖中，我這里以A1表示第一個數(shù)碼管的a段LED，A2表示第二個數(shù)碼管的a段LED，B1表示第一個數(shù)碼管的b段LED，B2表示第二個數(shù)碼管的b段LED，以此類推，其中DP2為第二個數(shù)碼管的小數(shù)點段LED。</p><p>　　表2.3 四個數(shù)碼管與HT7500各引腳的對應(yīng)連接：</p><p>　　2.5 HT7500的電

44、氣特性以及特點：</p><p><b>　?。?）電氣特性</b></p><p>　　HT7500的最大額定參數(shù)為：</p><p>　　電源電壓0V～2V；輸入電壓VSS－0.5V～VDD－1.5V；</p><p>　　工作溫度－20℃～＋75℃；貯存溫度－55℃～＋125℃。</p><p&

45、gt;<b>　　主要特點</b></p><p>　　HT7500的主要特點如下：</p><p>　　單片CMOS結(jié)構(gòu)，利用1只1.5V的電池工作;</p><p>　　2）測量范圍為＋32℃～＋42℃（＋90F～＋108F），測量精確度為±0.1℃（±0.2℉），分辨力是0.1℃（0.1℉）；</p>&

46、lt;p>　　3）攝氏和華氏溫度測量可利用接合器選擇；</p><p>　　4）在身體發(fā)燒情況下報警；</p><p>　　5）最高溫度保持，8分40秒后自動關(guān)斷；</p><p>　　6）開/關(guān)利用一個按鈕開關(guān)控制；</p><p>　　7）顯示最后一次的測量溫度。</p><p>　　2.6 操作程序與功能

47、</p><p>　　HT7500的操作程序與功能如下所述：</p><p>　　（1）當按下開關(guān)接通電源時，將產(chǎn)生蜂鳴聲（0.125s）；</p><p>　?。?）顯示所有程序段（2s）；</p><p>　?。?）顯示最后一次測量溫度（2s）；　　</p><p>　　（4）顯示L℃或（0.75s）；　</

48、p><p>　?。?）顯示測量溫度，℃或標記出現(xiàn)1Hz的速率的閃光；　　</p><p>　?。?）如果溫度<32℃ （ 或 90℉） ， 顯 示 L℃ ；　</p><p>　?。?）如果溫度≥42℃（或108），顯示H℃；</p><p>　?。?）在溫度測量期間，總是顯示較高的溫度；</p><p>　　（9

49、）如果測量溫度多于16s不變化，℃（或）標志閃光停止；</p><p>　　（10）如果在測量過程中，出現(xiàn)溫度高于37.5℃（或99.5℉），鳴蜂器報警，發(fā)出“嘟—嘟……”聲，持續(xù)4s；</p><p>　　（11）當測量結(jié)束達到8分40秒鐘時，將自動關(guān)斷；</p><p>　?。?2）當測量結(jié)束時，如果在8分40秒內(nèi)溫度升高，℃（或）標志將再次閃光（重復(fù)兩次停止）

50、，并重新計數(shù)8分40秒；</p><p>　?。?3）當蜂鳴聲達到4s后，停止測量；</p><p>　?。?4）當電池電壓偏低時，電池標記“▽”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：1.35V±0.05V。</p><p><b>　　流程圖如下：</b></p><p>　　圖2

51、.5 HT7500工作時的流程圖</p><p>　　2.7 系統(tǒng)振蕩器電路以及比較器電路的分析</p><p>　　下面簡單分析HT7500芯片中所包含的系統(tǒng)振蕩電路、比較器電路:</p><p>　　圖2.6 HT7500所含系統(tǒng)震蕩電路</p><p>　　上圖是RC橋式振蕩電路， 這個電路由放大電路Av和選頻網(wǎng)絡(luò)Fv 。Av為由集成

52、運放所組成的電壓串聯(lián)負反饋放大電路，取其高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點。由圖可知，Z1、Z2和R1、Rf正好形成一個四臂電橋，電橋的對角線頂點接到放大電路的兩個輸入端?！　　?lt;/p><p>　　RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。</p><p>　　圖2.6中用的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用，由圖2.6可知：</p><p>　　若令ωo=1/RC 或 fo =1/（

53、2πRC）:</p><p>　　當ω=ωo時，=1/3 </p><p>　　上述分析表明：當ω=ω0=1/RC時，輸出電壓的幅值最大（當輸入電壓的幅值一定，而頻率可調(diào)時)，并且輸出電壓是輸入電壓的1/3,同時輸出電壓與輸入電壓同相位。</p><p><b>　　滯回比較器電路分析</b></p><p>

54、;　　電路如圖2.8中a圖所示，從輸出引一個電阻分壓支路到同相輸入端。</p><p>　　(a) 電路圖 (b) 傳輸特性 </p><p>　　圖2.8 滯回比較器電路圖 </p><p>　　當輸入電壓從零逐漸增大，且時，，稱為上限閥值（觸發(fā)）電平。 </p><p>　　當輸入電壓

55、時，。此時觸發(fā)電平變?yōu)?，稱為下限閥值（觸發(fā)）電平。 </p><p>　　當逐漸減小，且以前,始終等于，因此出現(xiàn)了如圖2.8中b圖所示的滯回回差特性曲線。 </p><p><b>　　回差電壓 ： </b></p><p>　　3.基于HT7500的數(shù)字體溫計的電路</p><p>　　3.1 基于HT7500的數(shù)字體

56、溫計電路原理圖：</p><p>　　如圖3.1為基于HT7500的數(shù)字體溫計的電路原理圖</p><p>　　圖3.1 基于HT7500的數(shù)字體溫計電路原理圖</p><p>　　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0.022μF）用作穩(wěn)定VEE（－ 1.5V）；腳BZ1、BZ2外接蜂鳴器用作產(chǎn)生報警音

57、響，頻率為5.3kHz；腳LOWC上外接可調(diào)電阻（400kΩ）用作調(diào)整低電壓檢測器的電平，在電池電壓小于1.3V時使LCD顯示符號“▽”，從而提醒用戶及時更換電池，該腳不用時開路；S1和S2為撥動開關(guān)，閉合S1時可檢查LCD的全部筆段，測量體溫時應(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=820kΩ，與IC內(nèi)置電容用作形成RC振蕩器，產(chǎn)生32kHz的系統(tǒng)時鐘；腳RS、

58、RF和SC外接阻容元件構(gòu)成一個交替RC振蕩器，在一定時間內(nèi)，只允許一個振蕩器（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37.5℃下的電阻值，經(jīng)測試約為50歐姆。在實際制作過程中，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。</p><p>　　表3.1 采用的原件和芯片的清單：</p><p>　　圖3.2 數(shù)字

59、體溫計主電路的接線圖</p><p>　　圖3.3 顯示電路的接線圖</p><p>　　3.2 電路的工作原理</p><p>　　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、計數(shù)器和比較器 、定時器、倍壓器、脈沖參數(shù)表及脈沖發(fā)生器 、計數(shù)、比較及鎖存器以及LCD驅(qū)動器等電路。</p>

60、<p>　　當溫度發(fā)生變化引起熱敏電阻值改變時，該值將通過傳感器振蕩電路轉(zhuǎn)換成頻率信號。脈沖發(fā)生器用于根據(jù)預(yù)先存儲好的脈沖參數(shù)表來設(shè)定閘門的通斷。計數(shù)器用于對該頻率信號進行計數(shù)以得到被測溫度數(shù)據(jù)。通過 LCD驅(qū)動器可使液晶屏上顯示出被測體溫值。當溫度越限（含超出正常體溫范圍 、超上限 、超下限）時利用芯片中的比較器可使 LCD顯示出相應(yīng)的標志符，并使蜂鳴器發(fā)出超溫報警聲。LCD的驅(qū)動電壓為3V 。利用倍壓器可將1.5V電源

61、變換成-1.5V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+1.5V電池對泵電容充電，負半周時將泵電容上的電荷轉(zhuǎn)移到Uee端的外部電容上以形成-1.5V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顯示器的右邊有標識符“°E”和“▽”。°E可分別

62、構(gòu)成單位符號℃和℉，依次代表攝氏溫度和華氏溫度。 ▽用作電池低電壓指示。</p><p>　　HT7500采用1/3偏置法來動態(tài)驅(qū)動LCD顯示器。</p><p><b>　　3.3 電路的調(diào)試</b></p><p>　　所有電路都被搭載于面包板上， 面包板即＂集成電路實驗板＂，就是一種插件板，此＂板＂上具有若干小型＂插座（孔）＂。

63、在進行電路實驗時，可以根據(jù)電路連接要求，在相應(yīng)孔內(nèi)插入電子元器件的引腳以及導(dǎo)線等，使其與孔內(nèi)彈性接觸簧片接觸，由此連接成所需的實驗電路。</p><p>　　圖3.4為我本文選用的SYB—118T型面包板示意圖[2]：</p><p>　　圖3.4 SYB-118T 型面包板</p><p>　　這個面包板為4行60列，每條金屬簧片上有5個插孔，因此插入這5個孔

64、內(nèi)的導(dǎo)線就被金屬簧片連接在一起。簧片之間在電氣上彼此絕緣。插孔間及簧片間的距離均與雙列直插式（DIP）集成電路管腳的標準間距2.54mm相同，因而適于插入各種數(shù)字集成電路。</p><p>　　實際在面包板上組裝搭線之時，常常會發(fā)生導(dǎo)線或者電子元件與面包板插孔連接不緊密，接觸不良的現(xiàn)象。值得注意的是：插入面包板上孔內(nèi)引腳或?qū)Ь€銅芯直徑應(yīng)該為0.4～0.6mm，即比大頭針的直徑略微細一點，元器件引腳或?qū)Ь€頭要沿面包

65、板的板面垂直方向插入方孔，應(yīng)能感覺到有輕微、均勻的摩擦阻力，在面包板倒置時，元器件應(yīng)能被簧片夾住而不脫落。同時在面包板的保存方面，面包板應(yīng)該在通風、干燥處存放，特別要避免被電池漏出的電解液所腐蝕，保持面包板清潔，焊接過的元器件更不能直接插在面包板上。[2]</p><p>　　另外一個問題是數(shù)碼管顯示電路中，限流電阻阻值的確定。數(shù)碼管是由發(fā)光二極管組成的，都有一個正向壓降UF（大約為1.8V至2V，不同顏色，材料

66、，UF不盡相同）和工作電流IF（5mA至15mA），限流電阻的計算方法：R=（Uv-UF）/IF。Uv表示數(shù)碼管的驅(qū)動電壓，這里應(yīng)該為3V，UF為2V，IF=10mA，將它們各自代入公式中，可得電阻值R=(3-2)/0.01=100歐姆。所以最后本文中，限流電阻選擇了100歐姆。</p><p>　　最后一個問題是，HT7500只有一種封裝，即微型化表貼式封裝，可以通過PCB印刷電路板將其引腳引出，但是成本過高過

67、高（預(yù)計800至1000元），覺得很不值得，因此此問題未得到解決，也直接導(dǎo)致本文的實物無法運行。</p><p><b>　　4.總結(jié)</b></p><p>　　2003年以來流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統(tǒng)傳染性疾病給中國和世界帶來了無盡的痛苦和災(zāi)難。這類疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車站、碼頭、學(xué)校、企事業(yè)單位、醫(yī)務(wù)點均以測量體溫作為判斷是否得了“甲流

68、”等疾病的前提。</p><p>　　本文介紹的數(shù)字體溫計，由于內(nèi)核HT7500的高度集成化，簡化了外圍電路并降低了費用的同時，也提高了電路工作的可靠性和穩(wěn)定性，達到了較高的性價比，以使用方便、檢測時間短、精確度高、顯示清晰、直觀、體積小巧、價格低廉等優(yōu)點讓它可以得到更廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計，通過自己親自動手設(shè)計，使我學(xué)到許多東西，比如IC芯片、基本電子元件、數(shù)碼管

69、顯示方面的一些知識，其中芯片封裝對我這次的設(shè)計影響很大，可以說是因小失大，吃一塹長一智，我相信以后無論做任何事情我都會更加仔細，更加謙虛地去對待。更為重要的是讓我明白實踐才是檢驗知識的唯一真理，知識如果僅僅停留在理論階段，那就是暴斂天物，也是對知識的不尊重。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我真正開始遇到問題是在實踐的過程中。很多時候，如果思考而不付諸實踐，僅僅停留在紙上談兵的階段，很多問題是不會被發(fā)現(xiàn)的，對于自己本人，也很難起到一個提高的作用。我想通

70、過這次畢業(yè)設(shè)計，最大的收獲也許并不是自己的專業(yè)知識，而是自己對于知識的看法，自己以往重理論輕實踐的錯誤思想的轉(zhuǎn)變，這對于我來說是一筆享用一生的財富。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]HOLTEK公司產(chǎn)品資料.2000.[2]面包板的使用.華北電力大學(xué).2006</p><p>　　[3]吳曉.數(shù)碼管顯示