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基于单片机的电子体温计的设计与制作综述

基于单片机的电子体温计的设计与制作

摘 要：本文首先对温度和体温计的发展进行简要介绍，然后介绍了日常使用的水银温度计存在的问题，介绍了温度传感器的发展和分类，并介绍了几种不同的体温计的测温原理。体现出了电子体温计的优点，更促进的人们对电子体温计的研究。
关键词：温度；传感器；电子体温计；语音播报
温度是一个基本物理量，其与我们的生活和生存有着密不可分的联系。早期人类对温度的认识只是处于自身的感觉，只能定性的知道它的存在。在很长的时间中人类一直在努力，想通过某种方式来认识温度、表达温度，直到十七世纪，随着物理学的兴起，人们对温度的认识才有了突破性的进展。[1-2]意大利人伽利略于1592年发明了最早的的测量温度的仪表，但是这个仪表上没有刻度，不能准确的表示温度。在1709年，德国的华伦海特在荷兰首次创立了温标，在此这后又经过了数年的分度研究，在1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180等份的水银温度计，也就是现在仍旧在用的华氏温度计。1742年，瑞典的摄尔乌斯制成了以水的冰点为100度、沸点为0度的水银温度计，后将两个固定点颠倒过来，这种水银温度计就是现在仍有用的摄氏温度计。液体材料制成的温度计的技术的成熟，促使有人开始尝试用金属来作测温的材料，随着热电效应和电阻随温度变化规律的发现，很快就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。到1876年德国的西门子制造出了第一支铂电阻温度计。其后随着温度传感器的发展，不同种类的电子体温计也很快出现。
文献[3] 主要对水银温度计和电子体温计在各方做出了一个对比，最终的结果是两种体温计在测量的结果上没有什么不同，但在安全性和快速测量这一问题上，电子体温计远远的胜于水银温度计。因此，电子体温计在临床上的应用将得到推广。目前，临床科室多用水银体温计测量体温，但水银体温计极易损坏，外泄的水银如不能得到及时有效的处理，会对患者的健康造成危害，甚至导致汞中毒，也会对地下水造成污染。电子体温计则不存在这些问题，安全性很高，并且测量迅速，节约医护人员许多的时间，在目前人满为患的医院，这一点也是十分的重要。
文献[4] 介绍集成温度传感器的产品分类，并全面系统的阐述智能温度传感器的发展趋势。传感器是信息技术的前沿尖端产品，而温度传感器的数量高居其首。电子体温计的发展也是伴随着温度传感器的发展。近百年来，温度传感器的发展经历的三个阶段：（1）传统的分立式的温度传感器；（2）模拟集成温度传感器和控制器；（3）智能温度传感器。其新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化和网络化的方向发展。目前，国际上一些著名的IC厂家已经开始研制单片测温系统，相信在不久的将来即可面市。新型的温度传感器也正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性的高要求测温发展。
文献[5] 本文介绍了一种医用电子体温监测系统，采用的单总线的温度传感器DS18B20来采集体温信号，并将信号传输给单片机，最后由单片机通过RS-232接口及通信协议将采集到的数据送给PC机，在PC机中对数据进行处理、显示和存储。就目前而言，对体温测量方法及体温测量记录系统的研究一直在进行。因为水银温度计的缺点太多，在欧美一些国家己禁止使用，而电子体温计己经相当普及。但是在我国的医疗机构中，特别是在医疗条件不理想的地区水银温度计依旧在使用中。目前大部分医院对病人采用的测温方式，还是由护士去病房给住院病人用水银体温计测量体温，并做好记录，供医生分析病人病情时参考。这种方式存在极大的滞后效应，很不利于患者实时监测体温变化情况。所以低成本，便于系统使用的电子体温计就有了用武之地。
文献[6] 本文主要介绍了美国DALLAS公司生产的单线式数字温度传感器DS18B20的基本工作原理、功能特点以及工作时序，并给出了DS18B20与单片机接口的软件编程实例，包括内部存储器的地址以及对应所存储的内容和对存储器的访问方式都做了详细的介绍。另外介绍了DS18B20各引脚的功能和接线方式。
文献[7] 本文主要介绍了一种温度采集单元和显示控制单元相分离的新技术新方案的温度计，其两部分分别有个微控制器控制。这种分体式体温计可实现人体长时间并且连续的体温监测，方便了临床上对重症病人的体温监测。其温度采集单元可独立的完成体温测量并对体温进行存储，而显示控制单元可实现对温度测量周期的设置，以及对体温存储的反查。这种温度计为医生提供更为详尽的患者体温的动态信息，达到更人性化的医护效果。
文献[8] 本文讲述了一种以NRF401模块实现无线通信的体温测量系统，由ATmega单片机对温度测量结果进行初步的处理，然后通进无线通信模块所测量的温度值发送到PC机，由PC机处理测量结果。管理用的PC机设置在护士站处，其还有异常报警的功能。这种系统不仅能完成更好的监护任务，还减少了护士的工作量，同时也有助于病人的休息。
文献[9] 主要讲述了日常生活中所用的水银温度计在光线较暗的地方或年纪较大的人使用时，就有看不清或不能准确的读出温度数值的问题存在；同时也存在测量所用时间长的问题，带来了很多的不便。通过对现在广泛使用的水银温度计这一缺点的分析，使用语音报温的体温计就能克服这许多的缺陷，在得到温度的数值后能读出其温度的数值，并且所用的时间很短，对于视力不佳面无法读取数值的人群或老年人显的更为重要，同时可能将所测量的温度保存起来，并与时间作一个对映，这样更是方便我们对各时段所测温度的反查。
文献[10] 主要对人体正常体温值的应该是多少进行了分析。实际的情况是人体的体温是一个范围，不是一个恒定不变的数值。性别的不同、心情的好坏、测量时间的不同、测量人体的部位的不同，以及饭前饭后、是否运动和劳动等都会影响到人体体温的变化。所以为了正确的分析病情，要对不同的情况下测得的温度值要有一个修正，而这一点水银温度计是无法做到的的，电子体温计可以做到这一点。不同的情况下的温度可以在经过单片机处理后再显示到屏幕上，有利于医生对病人病情的分析。
文献[11] 在本文中举例说明了一个体温计使用不合适而带来的问题的案例，其重点说明了不同的体温计，不同的人群，不同的生理时期，不同的时间，不同的状态，不同的测量部位等等诸多的因素都会影响到温度测量的结果，使其测量不准确。还对如何正确的使用温度计提出了一些十分有益的建议。
文献[12] 本文主要讲述了一种无线遥测功能的电子测温系统，这个测温系统以MSP430为处理芯片，用TRF6900作为无线收发芯片，实现了可以直接把测量的温度结果传到计算机中，并且还解决了医护人员频繁对病人进行体温测量带来的影响，在此文献中还有整个测温系统的系统框图，使原理一目了然。温度测量采用的是由美国DALLAS公司推出的数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D的转换，测得温度后由单片机处理后把温度数据送至无线发射模块。数据在发射模块内被调制，并由发射天线进行发射。接收天线收到信号后，将信号送至接收模块进行解调，解调后的数据经单片机处理发出信号控制实时显示模块、声音报警模块和语音报温度模块。
文献[13] 主要讲述了proteus软件在电路设计中的应用。电路功能实验调试是电子电路设计的重要环节之一，为了简化电路设计进程实现缩短电路设计周期，采用proteus仿真软件进行电路的设计，功能测试调试的方法替代传统的电子设计。文献中用proteus实现多个电路的设计与仿真的例子，详细的讲解完成一个数字电路设计与仿真的基本步骤。
文献[14] 本书详细介绍了单片机的硬件结构和工作原理、单片机指令系统、单片机中断系统以及单片机系统基本的扩展技术。书中有多个单片机应用系统设计，而每个设计都详细讨论了方案选定方法、电路工作原理、元器件的计算和选取以及电路的安装、调试过程，通过这些题目可以对本课题的设计以及可能碰到的问题等方面有一个很好的帮助。在程序的编写中用到Keil开发工具，在对设计好的电路进行防真时要用到Proteus开发工具，在设计过程中出现的问题都可以从这本书中得到帮助。
正常人体体温是受人体的体温调节中枢来控制的，并通过神经、体液等因素使产热和散热的过程呈动态平衡状态，保持体温在相对恒定的范围内。正常的体温是机体进行新陈代谢和生命活动的必要条件。体温是人体内新陈代谢活动的结果，也是病情变化的客观指征之一[15]。当病原菌侵入机体后，使机体某一局部发生变化，通过神经内分泌调节可以引起应激反应，明显表现在体温的改变。通过观测体温，可以了解机体内重要脏器活动、疾病的动态情况。体温测量的准确性直接影响到疾病的诊断、治疗和护理[16]。体温是一个从临床医务人员那里获得的一个十分重要的客观指标,对于疾病历史收藏和数据处理也十分重要。与此同时，体温是相对容易获取的生理参数，温度测量的准确性和及时性直接影响着疾病的诊断和治疗[17]。
这些文献介绍了体温计的发展和体温的重要意义及其的测量的方法，还提到了现在使用最为广泛的水银温度计存在的许多的不安全因素以及其在使用中的读数不方便和准确性的问题。针对以上的问题，现在要有一种新的温度计来解决水银温度计带来的这些问题。随着温度传感器的发展和电子技术的不断进步，人们对电子体温计的关注度越来越高，对其的兴趣也是越来越大，电子体温计也正好能解决传统体温计存在的一系列的问题，更促进的人们对电子体温计的研究。

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参考文献

[1] 游伯坤,詹宝屿.温度测量仪表[M].北京:机械工业出版社,1982.
[2] 尹达衡.温度传感器及特定集成电路的开发[J].全国首届专用集成电路学术会议,无锡,中国电子学会ASIC会议学术中心,1990(1):5~7.
[3] 李受仙.电子体温计在老年病房中的应用[J].承德医学院学报,2013(11):499~500.
[4] 沙占友.智能温度传感器的发展趋势[J].电子技术应用,2005(5):6~7.
[5] 刘艳.医用电子体温监测系统[D].南京理工大学,2012.
[6] 马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量与控制,2002,(4): 278-280.
[7] 程福,马英庆.分体式电子体温计的设计与实现[J].仪器仪表与分析监测,2010(1):27~29.
[8] 廖延初.智能医用无线体温测量系统实现方案[J].福建师范大学福清分校学报,2010,（5）:51~55.
[9] 支长议,程志平,焦留成.语言智能电子体温计设计[J].微计算机信息,2007,(7):153~155.
[10] 霍雨佳.人的正常体温究竟是多少[J].生命与灾害,2011(2):31~32.
[11] 吕群.家用体温计使用有注意[J].家庭医药,2005(8):28~29.
[12] 陈广飞.无线遥测电子体温计的研制[M].医疗卫生装备,2004(1):21~23.
[13] 孙浩.PROTEUS软件在设计电子电路中的应用[J].仪表技术,2009(5):74~75.
[14] 李晓林,牛昱光,阎高伟.单片机原理与接口技术[M].电子工业出版社,2012.
[15] T. Yao.Physiology[M].Beijing:People's Medical Publishing Press,2003.
[16] R.Shao and Y.Yao.60 cases of temperature measurements of surgical patients at different time[J].Zhejiang Journal of Preventive Medicine,2000,12(11):27~55.
[17] G. Michele and J. Amy. Comparison of oral and tympanic temperatures in adult surgical patients[J].Applied Nursing Research,2002,15(1):42~47.