一种低功耗的便携式体温计设计

来源：微智科技网

第34卷第12期赤峰学院学报渊自然科学版冤Vol.34No.12

2018年12月JournalofChifengUniversity渊NaturalScienceEdition冤Dec.2018

一种低功耗的便携式体温计设计景阳春

渊延安大学袁陕西延安

716000冤

摘要院体温是反映人体生理状况的一项重要指标袁体温测量也是护理工作中一项重要的护理技术袁为了方便测量被测者的体温袁设计一种基于DS18B20传感器的温度采集器袁硬件系统由低功耗的微处理器STM32F103C8T6尧OLED液晶显示屏和WIFI模块构成袁实现了通过移动终端随时查看被测者体温的功能.通过系统原理图和搭建的样机测试电路研究表明袁该系统具有操作简单尧易便携尧运行稳定尧成本低的优点袁可更加高效尧准确地监测人体的体温.

关键词院DS18B20曰OLED曰WIFI曰体温计中图分类号院TH77曰TP393.1文献标识码院A文章编号院1673-260X渊2018冤12-0113-03

引言

记忆曲线查看体温变化.

[3]近年来袁由于国内社会快节奏的生活方式和工作压力袁人们在忙碌的同时还需要及时了解自身身在设渊计3冤的由时于候温选择度采了集低器成是本适的合器大件众.

使用的袁所以体的健康状况袁身心上的疲惫可想而知袁在这种背基于以上描述袁选用STM32F103C8T6作为系

景下袁智能医疗产品的发展突飞猛进袁便携式体温统的主控芯片袁DS18B20作为温度测量传感器袁计就是其中之一袁它改变了人们对体温测量方式的

WiFi模块传输数据到移动终端.选择.目前常见的体温测量的方式有院水银体温计尧1.2

设计原理

电子体温计和红外线体温计等袁测温范围均在系统总体框图如图1所示袁主要由人体温度采35益~42益[1].因为红外线体温计和电子体温计中无集模块尧微控制器模块尧OLED液晶显示模块尧WIFI水银成分袁所以被称为野无汞体温计冶.虽然水银体通信模块和蜂鸣器等模块组成.

温计测得的温度稳定而且准确袁但缺点是测量时间计较长袁而且容易破碎和造成汞污染从而引发汞中毒野.无汞体温计冶具有测量速度快尧安全尧灵敏等特点袁能实现将测量所得的温度数字化显示袁能够储存测温数据袁实时反馈体温的变化趋势.将智能化图1

系统总体框图

和体温计相结合袁通过借助移动终端设备袁将测得1.3方案选择

体温呈现在移动平台上袁提升了测量效率且具有实主控器选用STM32F103C8T6袁内核为32位袁

时性袁在新的时代背景下袁更加具有前瞻性袁在数据处理速度快袁并且其供电电压为3.3V袁功耗较的指导下袁此类体温计将会进入一个生长期[2].小[4].传感器选用DS18B20袁采用单线接口方式的数1设计思路字温度传感器袁具有体积小尧抗干扰能力强尧精度高1.1

设计要求

的特点.通信模块选用ESP8266作为通信工具袁是渊1冤温度采集器具备测温速度快尧灵敏度高尧测一款超低功耗的WIFI传输模块袁内置TCP/IP协议量数据准确尧传输稳定的特点.

线袁可将用户的物理设备连接到无线网络上袁进行渊2冤移动终端实现体温实时监控和记录袁通过

互联网通信袁实现联网功能[5].选用OLED型号作为

收稿日期院2018-09-07

系统硬件设计

基于低功耗的便携式体温计设计的总原理图如图2所示.核心模块为STM32F103CBT6微处理器袁DS18B20温度传感器与STM32F103CBT6的11号引脚相连袁将测得温度以脉冲信号输出至STM32F103CBT6进行处理[6]器的驱动下显示温度袁若所测袁O温LED度高模于块正在常体微处温理

袁则触发报警袁同时ESP8266WiFi模块与云端建立连接并将温度数据传输至已连接的移动终端上[7].图2系统总电路原理图

3系统软件设计

系统编程选用KeiluVision5作为软件开发系

统袁用C语言执行软件编程.系统软件设计主要包括DS18B20传感器尧无线WIFI模块和OLED显示模块.3.1系统软件组成3.1.1

DS18B20传感器

由于DS18B20是采用单总线的方式与STM32实现双向通信的袁所以DS18B20对读写数据位有着严格的时序要求袁DS18B20应遵循相应的时序逻辑从而保证数据传输的完整性和正确性.该时序协议定义了多种信号的时序院初始化时序尧写字节时

序尧读字节时序.

[8]所有时序都是将STM32为主机袁DS18B20为从机.主机输出低电平并至少保持480us,以产生复位脉冲.接着主机释放总线袁上拉电阻将总线拉高袁保持15耀60us袁并进入接收模式.接着DS18B20将总线拉低保持60耀240us袁以产生低电平应答脉冲.读尧写时序都需要至少60us袁且在两

-114-次的时序之间至少需要1us的恢复时间袁数据和命令都是从低位开始袁将读取的8位数据乘以0.0625即可得到实际温度[9].DS18B20模块的流程

图如图3所示.

图3DS18B20模块的流程图

3.1.2

无线WIFI模块

ESP8266利用串口协议和STM32实现双向通

信袁STM32发送AT指令对系统进行初始化袁即设置进入WiFi模块并退出透传袁开机重启袁连接网络等操作曰接着需要在云端添加设备袁WIFI采用TCP

图4

WIFI模块的流程图

OLED显示模块

首先袁对OLED显示屏进行初始化袁接着驱动IC初始化袁对I/O口初始化袁开启显示并清屏曰接着按照时序协议对其写数据或者写命令袁OLED更新缓存显示内容曰利用汉字取模软件将汉字尧字符转化成十六进制码表袁调用码表就可以显示汉字了.OLED显示流程图如图5所示.

图5OLED显示流程图

4系统调试与测量

硬件部分调试需要检测STM32最小系统能否

正常工作曰检测电路板的每个芯片管脚焊接是否连接准确曰对已经进行静态检测的每个硬件功能模块袁再仔细分析并检测电路的每个模块能否正常工作袁排除因疏忽某一部分而引入的错误.在确认全部检查正常无误的情况袁根据系统电路的原理图完成其PCB袁从而获得电路板.软件调试主要是对软件编程和硬件之间的匹配进行检测.首先袁对程序整体进行检查袁如DS18B20传感器尧WIFI模块尧OLED显示模块尧STM32F103C8T6的GPIO配置是否正常袁是否与硬件的连接相互匹配.然后检查各个模块的数据是否能正常的发送和接收袁如DS18B20传感器是否准确的将数据读出袁WIFI模

块能否接受到正确的AT指令袁OLED显示模块是否可以正常工作.最后测试OLED显示的温度数据是否正常袁云端能否正常接受到数据袁移动终端能否查看到温度记忆曲线.5

结束语

本文主要设计了一款具有低功耗尧便携式尧智能化功能的体温计袁能够准确尧高效地测量并记录被测者的人体温度袁当超过正常值时进行报警袁能够实时监测和统计被测者的体温数据袁对于现实生活具有很大的意义袁可广泛应用于家庭和医院等领域袁具有广阔的市场前景[11].本设计还存在一些缺陷袁还需要进一步完善设计袁比如对系统的外包装进行设计袁实现系统外包装的便携和美观.要要要参要考要要文要要献要要院

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