畢業(yè)論文--基于ht7500的數(shù)字體溫計(jì)

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)</p><p>　　學(xué) 院：物流工程學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：自動(dòng)化</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當(dāng)今時(shí)代，體溫計(jì)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(jì)，數(shù)字體溫計(jì)更加安全可靠，直觀方便。醫(yī)用或者家用的數(shù)字體溫計(jì)應(yīng)功能齊全，體積小巧，方便使用。</p><p>　　為了符合實(shí)際需求，數(shù)字體溫計(jì)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(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字體溫計(jì),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(kāi)放的春風(fēng)吹遍了神州大地，我國(guó)民生問(wèn)題不斷得到改善，這是有目共睹的。就衣、食來(lái)說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)解決了溫飽問(wèn)題，度過(guò)了所謂的貧窮階段。然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，民生問(wèn)題也在發(fā)展，醫(yī)療問(wèn)題就是一個(gè)典型的例子。</p><p>　　在很多農(nóng)村，城市家庭中，家庭普遍會(huì)配有一個(gè)傳統(tǒng)的水銀體溫

7、計(jì)，然而傳統(tǒng)體溫計(jì)的測(cè)量精度普遍不高，容易受外界干擾，而且一般人很少會(huì)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(jì)的出現(xiàn)，徹底解決了這一問(wèn)題，其讀數(shù)精確方便，測(cè)溫迅速，老少皆宜，價(jià)格實(shí)惠的特點(diǎn)迅速讓它取代了傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)，在家庭和臨床醫(yī)學(xué)中扮演著一個(gè)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(jì)的原理。</p><p>　　1.

8、1溫度傳感器及其發(fā)展</p><p>　　溫度測(cè)量在物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗(yàn)（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強(qiáng)溫度系數(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)）中，有特別重要的意義。無(wú)論在工業(yè)還是民用，溫度的測(cè)量都離不開(kāi)溫度傳感器。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)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(jìn)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(guó)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(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測(cè)量范圍廣，可從-50~1600℃進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,特殊的熱電偶如金鐵——鎳鉻，最低可測(cè)到-269℃，鎢——錸最高可達(dá)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(chēng)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(jì)80年代問(wèn)世的，它將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出等功能。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)

11、溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)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(chēng)數(shù)字溫度傳感器（如下圖1.1.3）是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開(kāi)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(hào)處理器、存儲(chǔ)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(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)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(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，即智能化取決于軟件的開(kāi)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(cè)溫計(jì)、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(jì)可實(shí)現(xiàn)多種功能：用于熱化療儀中對(duì)藥液的溫度進(jìn)行測(cè)量，能獲得較好的測(cè)溫效果；用于溫度檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)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(cè)，當(dāng)溫度過(guò)高就產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；在輪胎生產(chǎn)中,進(jìn)行的溫度檢測(cè)。</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(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1℃。目前，國(guó)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(dá)0.5～0.0625℃。由美國(guó)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(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0.03125℃，測(cè)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(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)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(kuò)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(cè)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(cè)溫范圍：-55～+125℃，精度為0.5℃。該芯片非常容易與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)控應(yīng)用，單獨(dú)做溫度控制器使用時(shí)，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(jiàn)，其中最常見(jiàn)的就是體溫測(cè)量，可以發(fā)生在醫(yī)院，也可以發(fā)生在家庭。體溫測(cè)量的歷史，可以追溯到l6世紀(jì)。當(dāng)時(shí)Saatorio用空氣熱膨脹的原理，制出了第一支測(cè)量口腔溫度的體溫計(jì)。本世紀(jì)

17、初，開(kāi)始用水銀來(lái)制作體溫計(jì)，至今在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)1928年Ebstein的報(bào)告，當(dāng)時(shí)除測(cè)量口腔及腋下的溫度外，還可以測(cè)量直腸、頸部、大腿根部，外耳及尿溫。這些都是用被測(cè)皮膚溫度與玻璃球內(nèi)積存的水銀溫度相等的原理實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　傳統(tǒng)所使用的體溫計(jì)通常都是精度為1℃和0.1℃的水銀、煤油或酒精溫度計(jì)，由于水銀體溫計(jì)使用方便、精度高，因而應(yīng)用很廣。再加上測(cè)溫方法及其結(jié)構(gòu)都已成熟，沒(méi)多大改進(jìn)余

18、地，人們對(duì)它的研究失去了信心，至今幾乎沒(méi)有什么進(jìn)展。由于水銀體溫計(jì)攜帶不方便易破碎，進(jìn)行體溫監(jiān)測(cè)由于時(shí)間過(guò)長(zhǎng)很不方便，一旦水銀溫度計(jì)破碎，水銀也很可能給人們的生活帶來(lái)污染，而且這些溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因此很難讀準(zhǔn)，這促使人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)其他多種不同的測(cè)溫儀器和測(cè)溫方法。目前的狀況是，由于水銀體溫計(jì)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(cè)量方面

19、占有著重要地位。但是同時(shí)也已有許多醫(yī)院采用了電子體溫計(jì)，在實(shí)際使用中電子測(cè)溫儀器在穩(wěn)定性及響應(yīng)時(shí)間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)有著顯著的優(yōu)勢(shì)，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(jì)相媲美。因此使用電子溫度計(jì)的趨勢(shì)將一直持續(xù)下去。</p><p><b>　　1.3發(fā)展方向</b></p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)后，數(shù)字溫度傳感器帶動(dòng)著數(shù)字

20、體溫計(jì)正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)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(shì)：</p><p>　　1）提高測(cè)溫精度和分辨力：20世紀(jì)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(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1℃。目前，國(guó)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(dá)0.5

21、～0.0625℃。由美國(guó)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(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0.03125℃，測(cè)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(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27μs、9μs。</p><p>　　2）增加測(cè)試功能：新型智

22、能溫度傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘（RTC），使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶(hù)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(kāi)發(fā)多路溫度測(cè)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(jī)模式，有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作非常

23、簡(jiǎn)便。對(duì)某些智能溫度傳感器而言，主機(jī)(外部微處理器或單片機(jī))還可通過(guò)相應(yīng)的寄存器來(lái)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(shí)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(dú)工作，自行構(gòu)成一個(gè)溫控儀。</p>&l

24、t;p>　　3）總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化：目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)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(jī)可通過(guò)專(zhuān)用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。</p><p>　　4）可靠性及安全性設(shè)計(jì)：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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用過(guò)采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，來(lái)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(duì)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(diǎn)漂移都不會(huì)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(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。為了避免在溫控系統(tǒng)受到

26、噪聲干擾時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)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(gè)可編程的“故障排隊(duì)(fAultqueue)”計(jì)數(shù)器，專(zhuān)用于設(shè)定允許被測(cè)溫度值超過(guò)上、下限的次數(shù)。僅當(dāng)被測(cè)溫度連續(xù)超過(guò)上限或低于下限的次數(shù)達(dá)到或超過(guò)所設(shè)定的次數(shù)n(n=1~4)時(shí)，才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿(mǎn)足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計(jì)數(shù)器就復(fù)位而不會(huì)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(hù)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(dāng)人體放電時(shí)，TCN75型智能溫度傳感器的串行接口端、中斷／比較器信號(hào)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(kāi)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(cè)功能，能自動(dòng)檢測(cè)外部晶體管溫度傳感器(亦稱(chēng)遠(yuǎn)程傳感器)的開(kāi)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(xiě)為prc)模式，能抵消遠(yuǎn)程傳感器引線阻抗所引起的測(cè)溫誤差，即使引線阻抗達(dá)到100歐姆，也不會(huì)影響測(cè)量準(zhǔn)確度。遠(yuǎn)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(dòng)

29、了數(shù)字體溫計(jì)的發(fā)展，兩者關(guān)系緊密，縱觀體溫計(jì)的發(fā)展史，可以說(shuō)傳感器的發(fā)展方向就是未來(lái)數(shù)字體溫計(jì)的發(fā)展方向，而我們?cè)O(shè)計(jì)的數(shù)字體溫計(jì)之時(shí)，選對(duì)合適的溫度傳感器是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　1.4 論文研究?jī)?nèi)容</p><p>　　外觀上看，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的數(shù)字體溫計(jì)最大的特點(diǎn)是尺寸小巧。所以本文要制作的數(shù)字體溫計(jì)，會(huì)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(jì)功能也十分強(qiáng)大，比如說(shuō)提供低溫，高溫的揚(yáng)聲器加上LCD顯示報(bào)警，低電壓報(bào)警，而且能夠在保證測(cè)溫迅速，準(zhǔn)確的前提下，保持一個(gè)較低的耗電，這也應(yīng)該是本文要追求，要達(dá)到的。</p><p>　　基于以上兩點(diǎn)的考慮，本文決定制作一個(gè)基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)。關(guān)于HT7500，首先，它的尺寸僅僅為3mm*3mm，比51單片機(jī)小了將近十倍，這滿(mǎn)足了第一個(gè)微型化的訴求；

31、其次，它能夠提供過(guò)低溫以及過(guò)高溫報(bào)警，也有低電壓報(bào)警功能，就好像廣告詞所說(shuō)的那樣，難以想象它將這么多功能裝進(jìn)了這么小的尺寸中；最后，它使用的是1.5V的電壓，這個(gè)可以通過(guò)一粒紐扣電池來(lái)滿(mǎn)足，同時(shí)這個(gè)電源也契合了本文關(guān)于微型化的訴求。關(guān)于HT7500本文會(huì)在后面給出更加詳細(xì)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(jì)，這一點(diǎn)在合泰公司提供的HT7500的PDF文件中，會(huì)有所提及。然后關(guān)于實(shí)物

32、平臺(tái)的選擇，有三種方案：</p><p>　　PCB印刷電路板，這需要對(duì)自己的理論原理有強(qiáng)烈的信心，不能失敗一次，因?yàn)檫@個(gè)種方式成本過(guò)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(duì)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(wèn)題。</p><p>　　插孔型面包板，成本更為廉價(jià)，而且值得注意的

33、是其修改調(diào)試相對(duì)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(jǐn)慎，這個(gè)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(shí)驗(yàn)線路，并加以調(diào)試。</p><p>　　這個(gè)時(shí)候思路已經(jīng)清楚了，最后簡(jiǎn)略的來(lái)說(shuō)明下論文介紹了什么。首先本文會(huì)詳細(xì)細(xì)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(diǎn)，具

34、體的操作程序以及它所實(shí)現(xiàn)的功能。接著，本文會(huì)對(duì)HT7500中系統(tǒng)振蕩電路和比較器進(jìn)行簡(jiǎn)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(jì)的電路，這一章主要介紹數(shù)字體溫計(jì)的電路，以及這個(gè)電路的工作原理，電路的調(diào)試。最后本文會(huì)以一篇心得體會(huì)總結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.HT7500芯片簡(jiǎn)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(lái)測(cè)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(cè)定出攝氏或華氏體溫,并通過(guò)驅(qū)動(dòng)LCD顯示。同時(shí)，該體溫計(jì)IC還提供報(bào)警和自動(dòng)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(kāi)/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(jì)數(shù)器和比較器、脈沖產(chǎn)生器、計(jì)時(shí)器、電壓倍加器和LCD驅(qū)動(dòng)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(jì)數(shù)器和比較器 Pulse Generator：脈沖產(chǎn)生器 Pulse Table：脈沖表</p><p>　　TIMER：計(jì)時(shí)器 Voltage Doubler：電壓倍加器 Counter Comparator

38、 and Latch：計(jì)數(shù)器，比較器，閉鎖 LCD Driver：LCD驅(qū)動(dòng)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(biāo)</p><p>　　表2.2為HT7500主要技術(shù)指標(biāo)[1]：</p><p>　　2.4 HT7500連接的LCD顯示</p><p>　　圖2.3為L(zhǎng)CD電極圖形[1]：</p><p>　　圖2.3 LCD電極圖形 [1]</p><p>　　在實(shí)際制作過(guò)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(gòu)買(mǎi)，所以難以購(gòu)買(mǎi)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(gè)3V驅(qū)動(dòng)，七段LED數(shù)碼管作為顯示。</p><p>　　數(shù)碼管內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。常見(jiàn)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(yáng)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(yáng)極數(shù)碼管[3]</p><p>　　在使用前有時(shí)需判斷是共陽(yáng)極還是共陰極接法，可采用下面的方法。</p><p>　　找一個(gè)萬(wàn)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(wàn)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(shuō)明是共陽(yáng)。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(shuō)明是共陰。</p><p>　　使用時(shí)，共陰極數(shù)碼管公共端接地，共陽(yáng)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(dòng)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(cè)定，每段數(shù)碼管需要串聯(lián)一個(gè)100Ω電阻。每個(gè)數(shù)碼管就需要8個(gè)100Ω電阻

43、。</p><p>　　見(jiàn)圖2.4的a圖中，我這里以A1表示第一個(gè)數(shù)碼管的a段LED，A2表示第二個(gè)數(shù)碼管的a段LED，B1表示第一個(gè)數(shù)碼管的b段LED，B2表示第二個(gè)數(shù)碼管的b段LED，以此類(lèi)推，其中DP2為第二個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)段LED。</p><p>　　表2.3 四個(gè)數(shù)碼管與HT7500各引腳的對(duì)應(yīng)連接：</p><p>　　2.5 HT7500的電

44、氣特性以及特點(diǎn)：</p><p><b>　　（1）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(diǎn)</b></p><p>　　HT7500的主要特點(diǎn)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(cè)量范圍為＋32℃～＋42℃（＋90F～＋108F），測(cè)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(cè)量可利用接合器選擇；</p><p>　　4）在身體發(fā)燒情況下報(bào)警；</p><p>　　5）最高溫度保持，8分40秒后自動(dòng)關(guān)斷；</p><p>　　6）開(kāi)/關(guān)利用一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)控制；</p><p>　　7）顯示最后一次的測(cè)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(dāng)按下開(kāi)關(guān)接通電源時(shí)，將產(chǎn)生蜂鳴聲（0.125s）；</p><p>　　（2）顯示所有程序段（2s）；</p><p>　?。?）顯示最后一次測(cè)量溫度（2s）；　　</p><p>　?。?）顯示L℃或（0.75s）；　</

48、p><p>　?。?）顯示測(cè)量溫度，℃或標(biāo)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>　　（7）如果溫度≥42℃（或108），顯示H℃；</p><p>　?。?）在溫度測(cè)量期間，總是顯示較高的溫度；</p><p>　?。?

49、）如果測(cè)量溫度多于16s不變化，℃（或）標(biāo)志閃光停止；</p><p>　?。?0）如果在測(cè)量過(guò)程中，出現(xiàn)溫度高于37.5℃（或99.5℉），鳴蜂器報(bào)警，發(fā)出“嘟—嘟……”聲，持續(xù)4s；</p><p>　?。?1）當(dāng)測(cè)量結(jié)束達(dá)到8分40秒鐘時(shí)，將自動(dòng)關(guān)斷；</p><p>　?。?2）當(dāng)測(cè)量結(jié)束時(shí)，如果在8分40秒內(nèi)溫度升高，℃（或）標(biāo)志將再次閃光（重復(fù)兩次停止）

50、，并重新計(jì)數(shù)8分40秒；</p><p>　?。?3）當(dāng)蜂鳴聲達(dá)到4s后，停止測(cè)量；</p><p>　?。?4）當(dāng)電池電壓偏低時(shí)，電池標(biāo)記“▽”在1Hz的速度上閃光，此情況下的測(cè)試結(jié)果不精確。低電壓檢測(cè)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(shí)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(jiǎn)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(gè)電路由放大電路Av和選頻網(wǎng)絡(luò)Fv 。Av為由集成

52、運(yùn)放所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，取其高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)。由圖可知，Z1、Z2和R1、Rf正好形成一個(gè)四臂電橋，電橋的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)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(dāng)ω=ωo時(shí)，=1/3 </p><p>　　上述分析表明：當(dāng)ω=ω0=1/RC時(shí)，輸出電壓的幅值最大（當(dāng)輸入電壓的幅值一定，而頻率可調(diào)時(shí))，并且輸出電壓是輸入電壓的1/3,同時(shí)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(gè)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(dāng)輸入電壓從零逐漸增大，且時(shí)，，稱(chēng)為上限閥值（觸發(fā)）電平。 </p><p>　　當(dāng)輸入電壓

55、時(shí)，。此時(shí)觸發(fā)電平變?yōu)?，稱(chēng)為下限閥值（觸發(fā)）電平。 </p><p>　　當(dāng)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(jì)的電路</p><p>　　3.1 基于HT7500的數(shù)字體

56、溫計(jì)電路原理圖：</p><p>　　如圖3.1為基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)的電路原理圖</p><p>　　圖3.1 基于HT7500的數(shù)字體溫計(jì)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(bào)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(cè)器的電平，在電池電壓小于1.3V時(shí)使LCD顯示符號(hào)“▽”，從而提醒用戶(hù)及時(shí)更換電池，該腳不用時(shí)開(kāi)路；S1和S2為撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，閉合S1時(shí)可檢查L(zhǎng)CD的全部筆段，測(cè)量體溫時(shí)應(yīng)將S1斷開(kāi)，為了顯示攝氏溫度，必須斷開(kāi)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(shí)鐘；腳RS、

58、RF和SC外接阻容元件構(gòu)成一個(gè)交替RC振蕩器，在一定時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)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(cè)試約為50歐姆。在實(shí)際制作過(guò)程中，為了調(diào)節(jié)參考電阻REF，應(yīng)讓腳TEST2懸浮，測(cè)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(jì)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(jì)數(shù)器和比較器 、定時(shí)器、倍壓器、脈沖參數(shù)表及脈沖發(fā)生器 、計(jì)數(shù)、比較及鎖存器以及LCD驅(qū)動(dòng)器等電路。</p>

60、<p>　　當(dāng)溫度發(fā)生變化引起熱敏電阻值改變時(shí)，該值將通過(guò)傳感器振蕩電路轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。脈沖發(fā)生器用于根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)好的脈沖參數(shù)表來(lái)設(shè)定閘門(mén)的通斷。計(jì)數(shù)器用于對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)以得到被測(cè)溫度數(shù)據(jù)。通過(guò) LCD驅(qū)動(dòng)器可使液晶屏上顯示出被測(cè)體溫值。當(dāng)溫度越限（含超出正常體溫范圍 、超上限 、超下限）時(shí)利用芯片中的比較器可使 LCD顯示出相應(yīng)的標(biāo)志符，并使蜂鳴器發(fā)出超溫報(bào)警聲。LCD的驅(qū)動(dòng)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(diǎn)是利用振蕩器和開(kāi)關(guān)式控制器使兩組模擬開(kāi)關(guān)交替地通斷以完成電路切換。正半周時(shí)+1.5V電池對(duì)泵電容充電，負(fù)半周時(shí)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(chēng)之為“泵電源”由于其開(kāi)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(biāo)識(shí)符“°E”和“▽”。°E可分別

62、構(gòu)成單位符號(hào)℃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(lái)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)板＂，就是一種插件板，此＂板＂上具有若干小型＂插座（孔）＂。

63、在進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(gè)面包板為4行60列，每條金屬簧片上有5個(gè)插孔，因此插入這5個(gè)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(biāo)準(zhǔn)間距2.54mm相同，因而適于插入各種數(shù)字集成電路。</p><p>　　實(shí)際在面包板上組裝搭線之時(shí)，常常會(huì)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(xì)一點(diǎn)，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(jué)到有輕微、均勻的摩擦阻力，在面包板倒置時(shí)，元器件應(yīng)能被簧片夾住而不脫落。同時(shí)在面包板的保存方面，面包板應(yīng)該在通風(fēng)、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(guò)的元器件更不能直接插在面包板上。[2]</p><p>　　另外一個(gè)問(wèn)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(gè)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(jì)算方法：R=（Uv-UF）/IF。Uv表示數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)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(gè)問(wèn)題是，HT7500只有一種封裝，即微型化表貼式封裝，可以通過(guò)PCB印刷電路板將其引腳引出，但是成本過(guò)高過(guò)

67、高（預(yù)計(jì)800至1000元），覺(jué)得很不值得，因此此問(wèn)題未得到解決，也直接導(dǎo)致本文的實(shí)物無(wú)法運(yùn)行。</p><p><b>　　4.總結(jié)</b></p><p>　　2003年以來(lái)流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統(tǒng)傳染性疾病給中國(guó)和世界帶來(lái)了無(wú)盡的痛苦和災(zāi)難。這類(lèi)疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車(chē)站、碼頭、學(xué)校、企事業(yè)單位、醫(yī)務(wù)點(diǎn)均以測(cè)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(jì)，由于內(nèi)核HT7500的高度集成化，簡(jiǎn)化了外圍電路并降低了費(fèi)用的同時(shí)，也提高了電路工作的可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到了較高的性?xún)r(jià)比，以使用方便、檢測(cè)時(shí)間短、精確度高、顯示清晰、直觀、體積小巧、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)讓它可以得到更廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過(guò)自己親自動(dòng)手設(shè)計(jì)，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(shí)，其中芯片封裝對(duì)我這次的設(shè)計(jì)影響很大，可以說(shuō)是因小失大，吃一塹長(zhǎng)一智，我相信以后無(wú)論做任何事情我都會(huì)更加仔細(xì)，更加謙虛地去對(duì)待。更為重要的是讓我明白實(shí)踐才是檢驗(yàn)知識(shí)的唯一真理，知識(shí)如果僅僅停留在理論階段，那就是暴斂天物，也是對(duì)知識(shí)的不尊重。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我真正開(kāi)始遇到問(wèn)題是在實(shí)踐的過(guò)程中。很多時(shí)候，如果思考而不付諸實(shí)踐，僅僅停留在紙上談兵的階段，很多問(wèn)題是不會(huì)被發(fā)現(xiàn)的，對(duì)于自己本人，也很難起到一個(gè)提高的作用。我想通

70、過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，最大的收獲也許并不是自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而是自己對(duì)于知識(shí)的看法，自己以往重理論輕實(shí)踐的錯(cuò)誤思想的轉(zhuǎn)變，這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一筆享用一生的財(cái)富。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</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