【正文】 2的精度較差為 177。 2℃ ?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V～ ，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B DS1822 的特性 DS18B20 可以程序設(shè)定 9～ 12 位的分辨率，精度為 177?！??？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的，性能價(jià)格比也非常出色。 DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為 177。2℃ ，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 繼 “一線總線 ”的早期產(chǎn)品后， DS18B20開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。 DS18B20 和 DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的管腳排列如下： 引腳介紹： GND 接地端 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 VDD 電壓輸入端 NC 空引腳 光刻ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H） 是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位， 如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 第三章：跑步監(jiān)測(cè)儀振動(dòng)傳感器和脈搏監(jiān)測(cè)傳感器的選定 隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提高和完善，健康已成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)和追求的目標(biāo)。參加鍛煉無疑 是保持健康的最佳方法，但很多人急于求成，往往適得其反，達(dá)不到鍛煉的效果，甚至可能對(duì)身體造成一定程度的傷害。目前市場(chǎng)上只有單純的跑步計(jì)步器，不能同時(shí)監(jiān)測(cè)人體生理參數(shù)并實(shí)時(shí)顯示，反饋給鍛煉者。本文設(shè)計(jì)的基于凌陽單片機(jī)的便攜式多功能實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀可將二者結(jié)合起來，并增加了 MP3 功能，使鍛煉者在鍛煉的同時(shí)還可以聽音樂，放松心情，從而達(dá)到提高鍛煉質(zhì)量的效果。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，配置以各種集成傳感器，使系統(tǒng)體積變的小巧。由于采用了微型封裝的集成電路芯片，使連線變短，減少了通信接口的個(gè)數(shù)， 從而提高了整機(jī)工作的可靠性。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。 圖 1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 SPCE061A 單片機(jī) SPCE061A單片機(jī)內(nèi)部集成了模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）、數(shù) /模轉(zhuǎn)換器（ DAC）、 32KB FLASH 和 2KB SRAM 以及液晶驅(qū)動(dòng)器。利用該單片機(jī)作為處理芯片 ，使得模、數(shù)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、液晶驅(qū)動(dòng)可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，避免了外界信號(hào)的干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及抗干擾能力。 SPCE061A 最小系統(tǒng) SPCE061A最小系統(tǒng)當(dāng)中，包括 SPCE061A芯片外圍的基本模塊，有晶振輸入模塊（ OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等，如圖 2 所示。 圖 2 SPCE061A最小系統(tǒng) SPCE061A的內(nèi)核供電為 ，而 I/O 端口可接 5V，所以在電源模塊（ 61 板上）中有一個(gè)端口電平選擇跳線，如圖 3 中的 J5，圖 3 為 61 板上的電源模塊圖。 圖 3 SPCE061A電源模塊 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器用 12 位存儲(chǔ)溫度值，理論精度可達(dá)到 ℃ ，能實(shí)時(shí)、精確地檢測(cè)到人體溫度的變化，可通過單片機(jī)在液晶顯示器上顯示，避免了電壓或電流等模擬信號(hào)再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和精度。 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 →ROM 操作指令 → 存儲(chǔ)器操作指令 → 數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序。 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 可以采用外接電源與寄生電源供電（就是供電電源從數(shù)據(jù)線上得到） ，寄生電源如圖 4 所示。 圖 4 寄生電源供電 微振動(dòng)傳感器 ZD3 微振動(dòng)傳感器是一種有源的高靈敏度微功耗振動(dòng)檢測(cè)器件，以正弦波形式輸出，可利用 74LS14施密特觸發(fā)器將其轉(zhuǎn)換成脈沖波，輸入單片機(jī)檢測(cè)高電平，能實(shí)時(shí)記錄跑步者或鍛煉者的步數(shù)，進(jìn)而得到鍛煉者的能量損 耗，以利于更有效的進(jìn)行鍛煉。 HK2021A傳感器是一種主要用在運(yùn)動(dòng)、健身器材上對(duì)脈搏檢測(cè)的傳感器，以脈沖波的形式輸出。當(dāng)脈搏波動(dòng)一次時(shí)輸出一正脈沖，可將其輸出信號(hào)輸入單片機(jī)，檢測(cè)高電平，記錄脈搏。主要特點(diǎn)： 模擬脈沖信號(hào)輸出 ， 靈敏度高 ， 抗干擾性能力強(qiáng) ， 過載能力大 ， 一致性好 ， 性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長 技術(shù)指標(biāo)： 電源電壓： 3～ 12V DC ， 壓力量程： 50～ +300mmHg ， 過載： 100 倍 ， 輸出高電平：大于 ， 輸出低電平：小于 V 液晶顯示模塊 OCM4X8C 液晶顯示模塊采用 12864 點(diǎn)陣的液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國標(biāo) GB2312 碼簡(jiǎn)體中文字庫（ 1616 點(diǎn)陣）、 128 個(gè)字符（ 816 點(diǎn)陣）及 64256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）?？膳c CPU 直接接口，提供 8 位并行及串行兩種連接方式連接微處理器。該液晶顯示模塊具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。配合 14 鍵盤可實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置，分析結(jié)果瀏覽和修改以及各種人機(jī)對(duì)話，能適時(shí)顯示各種生理參數(shù)值及記錄到的步數(shù)。 鍵盤輸入模塊 14鍵盤輸入模塊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能鍵采用中斷方式輸入，當(dāng)有任一功能鍵按下時(shí)，即產(chǎn)生中斷， CPU 執(zhí)行中斷程序，讀取鍵碼并執(zhí)行相應(yīng)操作；沒有鍵按下時(shí)，不占用 CPU 的運(yùn)行時(shí)間，提高了 CPU的運(yùn)行效率。由于 SPCE061A有 32 個(gè) I/O 口，所以顯示模塊可以直接接至 I/O 口，無須另外的硬件編碼，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)。 呼吸氣流溫度檢測(cè)模塊 呼吸氣流溫度檢測(cè)回路通過熱敏元件，檢測(cè)人體呼吸時(shí)呼出與吸入氣流溫度的變化情況，從而獲得呼吸頻率參數(shù)，為了減少熱惰性帶來的誤差，準(zhǔn)確地測(cè)量呼吸氣流溫度的變化，要求熱敏元件熱容量越小越 好。因此在電路中選用 BLTS101PN 結(jié)溫度傳感器（ φ1mm，熱響應(yīng)時(shí)間 τ）。恒流源向 PN結(jié)提供 100μA的恒定正向電流，則 PN結(jié)的正向壓降僅隨溫度 T 的變化而變化，該電壓信號(hào)由前置放大器放大后通過一 低通濾波器，再經(jīng)過波形變換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。 第四章：本次設(shè)計(jì)主要使用的軟件的選定 設(shè)計(jì)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)選擇 AT89C51 為核心控制元件，以 LM041L 液晶顯示模塊為顯示元件，以蜂鳴器為音頻輸出，用 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)、 HK2021A 型脈搏傳感器、 ND3微振動(dòng) 傳感器作為生理參數(shù)信號(hào)采集元器件，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)日常生活中用到的便攜式多功能實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)。當(dāng)啟動(dòng)單片機(jī)時(shí)，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并監(jiān)測(cè)體溫、心率，記錄所跑的總步數(shù)，并且在液晶顯示器上顯示出來。當(dāng)體溫超過 39℃或心率低于 50 次 /分鐘或心率高于 140 次 /分鐘時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。 由于這是對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用的一種模擬，要達(dá)到實(shí)際的需要，應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域，還有很大的距離，所以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中避免不了遺漏一些問題，這是在所難免的，但是該系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)踐證明運(yùn)行穩(wěn)定，各個(gè)功能均得以實(shí)現(xiàn)，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 主要元器件： AT89C5 LM041L LCD、蜂鳴器、 DS18B HK2021A、 ND晶振、開關(guān)、電容、 電阻、滑動(dòng)變阻器若干 。 用到的主要軟件： 仿真軟件Proteus、編譯軟件 Keil uVision2。 單片機(jī) AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字 節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 軟件 Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真 51系列、AVR， PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路 (如 LCD， RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件 ...)。 Proteus 的顯著的特點(diǎn)如下： (1)全部滿足單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)； (2)具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能，有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器