一种测量准确的体温数据采集装置的设计

检测元件把红外线能量转换为电信号，信号处理单元针对检测元件输出的信号用电子技术和计算机技术进行处理，变成人们需要的各种模拟和数字量信息，通信单元把结果传输给单片机。

　　4 系统的硬件设计

　　体温数据采集系统总体结构如图2所示。系统硬件设计包括TN红外测温传感器接入、单片机、按键、LED＼LCD显示、PC机与单片机通信部分。单片机采用凌阳公司推出的16位SPCE061A系列单片机。LED显示采用7段LED数码管，LCD液晶采用凌阳公司的SPLC50l液晶模块。设计两种显示方式：LED显示和LCD显示。

　　TN红外测温传感器接入部分采用SPI编程，通过SPCE061A I／O口的控制，将所测得的温度接收到SPCE061A中来处理。其测量范围：-33℃～220℃，精度：±0.3℃；响应时间：0.5 s。

　　按键部分：通过PIA8和GND接按键，按键启动测温，LED／LCD显示数据。温度数据一直显示，直到重新启动测量更新数据。

　　LED／LCD显示部分：在LED显示中，通过SP-LC501的IOAO-8输出段选码，IOBO-3输出4位位选码。LCD显示中，通过IOAO-8输出8位数据，IOB9接单片机的CS1，IOB4接A0，IOB5接R／W，IOB6接EP。

　　PC与单片机的通信：采用MAX232电平转换电路，IOB7接MAX232的ROUT2，IOB10接DIN2。

　　5 通信协议

　　体温采集装置采用收、发、地三线的方式通信，工作方式采用主从方式。

　　PC机为主机，耳温计为从机。下位机采用中断方式接收和发送数据帧，下位机通过与COM1口连接与PC机进行通信。通信规则如下：

　　（1） 由主机下传，从机应答上传，从机必须在一定时间内对主机发出的任何命令应答。

　　（2） 一次发送4个字节，每个字节代表一定的功能，每个字节为十六进制值。

　　（3） 主机下传操作命令，从机上传主机发的执行命令。表示从机收到主机执行命令。主机下传读写数据命令，从机按返回数据格式上传。

　　（4） 从机收到命令或数据，如果校验和错，不发上传命令或数据。通信协议如表1所列。

　　6 系统软件设计

　　应用程序采用模块化编程，便于调试和移植。键盘扫描采用查询方式，串口通信采用中断方式。下位机系统软件流程图如图3所示。

　　体温检测数据通过串行口通信传送到计算机，计算机对数据进行采集和处理，本系统用虚拟仪器技术进行基于PC机平台的软件设计。上位机软件采用NI公司推出的LabVIEW软件。LabVIEW是一种基于图形的集成化程序开发环境，实现了虚拟仪器的概念，它是一套专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计的图形化编程软件，增强了用户在标准计算机上配以高效经济的硬件设备来构建自己的仪器系统的能力。

　　本系统使用串行端口子模块编程，在LabVIEW中实现串口通信可以调用硬件接口模块（InstrumentI／O）中的VISA和Serial子模块。上位机接收数据帧，对数据帧进行分解处理得到温度数据。并对数据进行自动保存。上位机发送控制命令启动下位机，并同时接收下位机传输的4byte数据帧，也可以接收下位机键盘启动检测后传输过来的4byte数据帧。对于按照通信协议产生的数据帧可以在LabVIEW中利用GDI编程实现从数据帧格式中提取出温度数据的十位、个位以及小数点后一位，并且自动进行数据的文本记录，方便查看。LabVIEW设计的前面板调试界面如图4所示。

　　7 结束语

　　本文设计的红外温度检测系统体积小，结构简单可靠，使用十分方便。将红外传感器部分单独制作成手持式耳温计，通过延长线（可达2 m），可以十分方便地进行大量的体温检测。通过在PC机上进行数据保存分析，可以绘制一段时间的体温变化曲线。通过对验证机的实验，发现系统运行稳定，温度测量准确，检测自动化程度高。本系统特别适合在医院、大型公共场合使用，也可以应用于家庭。