一種快速反應電子體溫計應用方案

傳統測量體溫的方法是使用水銀體溫計，由于水銀溫度計破損后會(huì )導致有害重金屬外泄不利于環(huán)保，甚至對人體產(chǎn)生傷害，電子體溫計勢必將逐步替代水銀體溫計。熱敏電阻(Thermistor)的廣泛應用為溫度量測方法開(kāi)啟了新方向。目前，我們只需根據Thermistor不同溫度對應不同電阻值這一特性，即可以通過(guò)測量電阻值實(shí)現溫度量測。本文將說(shuō)明如何使用纮康科技HY11P32芯片實(shí)現快速體溫測量。

一、纮康科技HY11P系列簡(jiǎn)介

　　隨溫度的變化，Thermistor呈現不同阻值，那么它上面的電阻也會(huì )變化，這樣就能利用Thermister將溫度這個(gè)物理信號轉換成電阻信號，再經(jīng)由纮康科技的單片機” HY11P32”量測電阻訊號、運算、數字輸出顯示溫度，如圖 1，以最少的組件達成快速反應電子體溫計應用方案。

單片機簡(jiǎn)介

8位精簡(jiǎn)指令集，共有46個(gè)指令

　　2.0V to 3.6V工作電壓范圍，-40~85℃工作溫度范圍.

　　內部高精度RC震蕩器，4種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達到最佳省電規劃.

　　運行模式 300uA＠2MHz

　　待機模式 3uA@28KHz

　　休眠模式 1uA

　　2KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內存，128Byte數據存儲器

　　Brownout detector及Watch dog Timer，可防止CPU進(jìn)入死機模式

　　18bit 全差動(dòng)輸入ΣΔADC 模擬數字轉換器

　　內置PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4、1/2、1. …..128倍10種輸入信號放大倍率選擇

　　內置輸入零點(diǎn)調整，可針對不同應用增加其量測范圍

　　1.0V的內部模擬電路共地電壓源，具有Push-Pull 驅動(dòng)能力，可提供傳感器驅動(dòng)電壓

　　LVD低電壓檢測功能具14段檢測電壓設置與外部輸入電壓檢測功能

　　模擬電壓源VDDA具10mA穩壓電壓源輸出能力

　　4x12 LCD 液晶驅動(dòng)器

　　1/4 Duty、1/3 Bias

　　內建Charge Pump穩壓線(xiàn)路，可提供4種LCD偏壓

　　8-bit Timer A

　　Built-in EPROM (BIE)

二、感測組件簡(jiǎn)介

　　熱敏電阻(Thermistor)是對熱敏感的電阻器，主要功能在顯示電阻值隨環(huán)境溫度的變化。熱敏電阻分為正溫度系數(Positive Temperature Coefficient，PTC)熱敏電阻和負溫度系數(Negative Temperature Coefficient，NTC)熱敏電阻，其中NTC熱敏電阻靈敏度高、價(jià)格低廉，因而應用較為廣泛。

　　傳統測量體溫的方法是使用水銀體溫計，由于水銀溫度計破損后會(huì )導致有害重金屬外泄不利于環(huán)保，甚至對人體產(chǎn)生傷害，電子體溫計勢必將逐步替代水銀體溫計。熱敏電阻(Thermistor)的廣泛應用為溫度量測方法開(kāi)啟了新方向。目前，我們只需根據Thermistor不同溫度對應不同電阻值這一特性，即可以通過(guò)測量電阻值實(shí)現溫度量測。本文將說(shuō)明如何使用纮康科技HY11P32芯片實(shí)現快速體溫測量。

一、纮康科技HY11P系列簡(jiǎn)介

　　隨溫度的變化，Thermistor呈現不同阻值，那么它上面的電阻也會(huì )變化，這樣就能利用Thermister將溫度這個(gè)物理信號轉換成電阻信號，再經(jīng)由纮康科技的單片機” HY11P32”量測電阻訊號、運算、數字輸出顯示溫度，如圖 1，以最少的組件達成快速反應電子體溫計應用方案。

單片機簡(jiǎn)介

8位精簡(jiǎn)指令集，共有46個(gè)指令

　　2.0V to 3.6V工作電壓范圍，-40~85℃工作溫度范圍.

　　內部高精度RC震蕩器，4種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達到最佳省電規劃.

　　運行模式 300uA＠2MHz

　　待機模式 @28KHz">3uA@28KHz

　　休眠模式 1uA

　　2KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內存，128Byte數據存儲器

　　Brownout detector及Watch dog Timer，可防止CPU進(jìn)入死機模式

　　18bit 全差動(dòng)輸入ΣΔADC 模擬數字轉換器

　　內置PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4、1/2、1. …..128倍10種輸入信號放大倍率選擇

　　內置輸入零點(diǎn)調整，可針對不同應用增加其量測范圍

　　1.0V的內部模擬電路共地電壓源，具有Push-Pull 驅動(dòng)能力，可提供傳感器驅動(dòng)電壓

　　LVD低電壓檢測功能具14段檢測電壓設置與外部輸入電壓檢測功能

　　模擬電壓源VDDA具10mA穩壓電壓源輸出能力

　　4x12 LCD 液晶驅動(dòng)器

　　1/4 Duty、1/3 Bias

　　內建Charge Pump穩壓線(xiàn)路，可提供4種LCD偏壓

　　8-bit Timer A

　　Built-in EPROM (BIE)

二、感測組件簡(jiǎn)介

　　熱敏電阻(Thermistor)是對熱敏感的電阻器，主要功能在顯示電阻值隨環(huán)境溫度的變化。熱敏電阻分為正溫度系數(Positive Temperature Coefficient，PTC)熱敏電阻和負溫度系數(Negative Temperature Coefficient，NTC)熱敏電阻，其中NTC熱敏電阻靈敏度高、價(jià)格低廉，因而應用較為廣泛。

在測量之前先要建表，表中的資料要求能精確反映出Thermistor隨溫度變化阻值的變化情況。例如503ET(NTC熱敏電阻)溫度由32.1° C上升至32.2°C，它的阻值由36.763KΩ下降至36.605KΩ，由于溫度變化非常小，所以這一過(guò)程可以當成是線(xiàn)性的。我們將它在人體溫范圍內的阻值建表(在0.1°C溫度變化范圍內，它的阻值變化近似是線(xiàn)性的)，然后利用查表的方式就可以通過(guò)測量到的電阻值得到與之對應的溫度。

　　NTC Thermistor 503ET的數學(xué)模式如下：

　　Rth(T)=R25 × exp { B × [ 1/(T+273.13) - 1/(25+273.13) ] }

　　Rth(T)：Thermistor變化電阻值

　　B：Sensitivity of Thermistor

　　R25：25°C電阻值

三、訊號量測

　　測量架構如圖4所示，內部模擬電路共地電壓源ACM經(jīng)Thermistor(RT1)與100KΩ電阻分壓產(chǎn)生待測信號與參考電壓。SD18進(jìn)行模擬數字轉換后所得到的ADC值為測到的電阻值，該電阻值經(jīng)過(guò)查表計算可得出與之對應的溫度值。系統設計爭取以最少的組件達成快速測量體溫方案。

　　503ET熱穩定時(shí)間為6秒，SD18 OSR取1024，這樣經(jīng)過(guò)軟件取平均值濾波可以達到每秒輸出20筆數據，所以只需幾秒的時(shí)間就可以得到測量到的體溫值。

四、結論

　　采用HY11P32芯片以簡(jiǎn)單的電路構架實(shí)現快速測溫的方案主要具有以下特點(diǎn)：

　　·整體消耗電流低

　　·輸出速度快，約可達20筆/Sec

　　·電路簡(jiǎn)單并具較高測量分辨率

　　·解決產(chǎn)線(xiàn)因測溫不準確而返工處理的成本

　　·在成本差異不大，得到較佳的測量數據及抗干擾

　　甲、硬件技術(shù)規格

　　·數字操作電壓：2.2~3.6V

　　·模擬操作電壓：2.6~3.6V

　　·操作消耗電流(測試溫度34.5℃)：404µA

　　·睡眠消耗電流：0.7µA

　　·溫度量測范圍：32.1~42.5℃

　　·分辨率：0.01℃

　　·準確度：0.05℃

　　·數據更新率：20Hz

乙、測量精度與資料如表一所示：

五、參考線(xiàn)路

發(fā)布者：呂勇