用于测量体温的无线实时监测系统的设计与实现.doc

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1、用于测量体温的无线实时监测系统的设计与实现发表时间：2006-02-1919:01:51发布人：administrator来源：来源:微计算机信息作者：作者:彭祖林阅读次数：682摘 要：介绍了一种基于无线数字传输芯片和单片机构成的病人体温监护系统的设计，讨论了系统的硬件电路设计和软件设计。在该系统中，单片机对温度传感器进行控制和数据传输，借助串行通信实现了人机交互控制。运行表明，该系统控制方便、工作稳定，能实现可靠的无线数据传输。关键词：无线传输；体温监测；数字温度传感器；nRF2401芯片1引 言   对体温等生命指征参数的监测是临床上对病人监测比较频繁的项目，它有利于对病人进行及时有

2、效的治疗处理，但目前大部分监护系统都是有线监护或者床头监护，对处于恢复期可以自由活动的患者或者传染病患者(如SARS患者)有一定的局限性，限制了康复期病人的活动范围，而且加大了医护人员的工作强度和接触患者的次数，这就使得对于无线监护系统的研究显得尤为重要，为此设计了一种体温实时无线监测系统，对病人进行实时跟踪监护。2系统框图   本系统利用ADuC812高性能单片机及其外围电路完成对DS18B20单总线数字温度传感器的控制和数据转换，利用nRF2401单片无线收发芯片为核心构建的无线收发器完成数据的远程传输，借助单片机和计算机之间的串行通信完成人机交互控制，并用VB语言开发了系统的交互界面

3、。图1所示就是体温实时无线监测系统的原理图。图1体温实时无线监测系统的原理图3硬件实现   按照系统原理图的设计，整个系统中需要用到的硬件芯片主要包括DS18B20单总线数字温度传感器、nRF2401无线收发芯片、ADuC812单片机、MAX3221E等，这些芯片配以相应的外围电路就构成系统的基本硬件结构。下面对各硬件的特点及其在本系统中使用的相应电路分别进行介绍。3.1DS18B20单总线数字温度传感器   DALLAS公司的DS18B20单总线数字传感器工作温度是-55℃~125℃，在-30℃~85℃范围内温度测量精度为±0.5℃；具有设置报警功能，用户可以设置最高和最低报警温度，且设

4、置值掉电不丢失；采用DALLAS公司所特有的单总线通信协议，只用一条数据线就可实现与MCU的通信；此外，DS18B20能够直接从数据线获得电源，无需外部电源供电[1]。   DS18B20与单片机的接口电路如图2所示，DQ为数字信号输入/输出端，GND为电源地，VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图2 DS18B20与单片机的接口电路   DS18B20主要有四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。光刻ROM的64位序列号是出厂前被光刻好的，相当于给每个DS18B20分配了一个独一无二的64比特地址序列码，这就允许多个DS

5、18B20工作在同一条一线总线上，从而大大简化了分布式温度传感系统的应用。温度传感器完成对温度的测量，温度报警触发器TH和TL以及配置寄存器的设置值都以一个字节的形式存储在E2PROM中，在编程时使用一个存储器功能命令可对其写入。3.2nRF2401无线收发一体芯片   nRF2401是挪威Nordic公司推出的单片2.4GHz无线收发一体芯片，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块。工作于2.4～2.5GHzISM自由频段，能够在全球无线市场畅通无阻。nRF2401支持多点间通信，最高传输速率达到1Mbit/s。它采用SoC方法设计，只需少量外围元件便可组成射频收发

6、电路。nRF2401没有复杂的通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信。nRF2401是业界体积最小、功耗最低、外围元件最少的低成本射频芯片。   它的主要特点如下[2]：   （1） 采用全球开放的2.4GHz频段，有125个频道，可满足多频及跳频需要。   （2） 速率(0~1Mbps)、发射功率和工作频率等所有工作参数可编程设置。   （3） 电源电压范围为1.9~3.6V，功耗很低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时只有18mA。   （4） 每个芯片可以通过软件设置最多40bit地址，而且只有收到本机地址时才会输出数据。   （5） 内置CRC

7、纠检错硬件电路和协议。   （6） 采用DuoCeiverTM技术可使用同一天线同时接收两个不同频道的数据。   （7） 采用ShockBurstTM模式时，能适用极低的功率和适应多种MCU的操作。   （8） 无需外部SAW滤波器。   （9） 可100%RF检验，并且带有数据时隙和数据时钟恢复功能。   图3是nRF2401在本系统中应用的原理图。由图可知，该芯片外围元件非常少，一共只需要15个。在实际设计中可使用单