基于单片机的红外测温系统-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-115-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STM32单片机的红外测温系统，该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用了STM32单片机作为核心控制器，用于获取输入部分的数据，并通过内部处理控制输出部分。输入部分包括HC-SR04超声波测距模块、两个DHT11温湿度传感器、非接触温度传感器和供电电路。输出部分包括OLED显示模块、继电器模块、蜂鸣器和ECB02蓝牙模块。本系统能够实时监测温度、湿度和体温，并通过显示模块展示相关数据，当湿度低于设定值时，继电器打开加湿功能。同时，蓝牙模块将检测到的体温数据同步到手机端。该系统具有实用性和可靠性，可广泛应用于医疗、环境监测等领域。
关键词：单片机；温湿度传感器；非接触式温度传感器；超声波模块
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 超声波测距模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3监测函数流程图
4.4处理函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 蓝牙连接实物测试
5.3 非接触式测温实物测试
5.4加湿继电器实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
体温代表人身体内阳气的充盈程度和功能状态，体温低代表机体寒冷，体内阳气不足或者阳气的功能状态不活跃，正如中医认为“气血遇热则行，遇寒则凝“，从现代医学角度来看，体温低则血液循环就慢，而血液是给我们人体带来营养，带走“垃圾”的唯一载体。血液循环慢了，带来营养速度变慢，就会加速机体组织的衰老；带走垃圾的速度慢了，体内毒素代谢不掉，沉积以后引起自身中毒。诺贝尔医学奖得主梅尼契柯夫说：“疾病和衰老的根本原因就是自身中毒”。自身中毒的危害：当毒素进入血液，侵袭脏腑器官就会造成器官的衰退加速。所以说温度是人类生理功能的外在反映，是人类健康的晴雨表。它对日常护理和疾病的检测具有重要意义。
许多疾病都可以通过体温的变化来预测，因此温度检测在医学领域起着非常重要的作用，可以为我们提供监控防患于未然。传统的接触式体温计，其测试时间过长、设备需与患者接触，大范围适用时存在交叉感染的风险，所以不适用于公共场合的快速筛查；目前在医院，对于心跳，血氧饱和度等相关体征数据已经可以通过携带型传感器，通过物联网实时监控，但是，人体体温仍然通过护士通过人工测量并记录的方式实时记录病患体温，这既消耗时间，同时也极大地增加了记录错误，反馈不及时等耽误治疗的风险。基于此，本设计便是基于物联网的体温测量系统，我们通过按键设置温度阈值，同时该系统基于物联网快速、有效、便捷等特点，通过实时采集并处理温度数据，测量温度速度快，同时数值通过OLED可以实时的显示出来，这样便于读出。如果温度大于温度阈值，蜂鸣器进行报警，通过WIFI连接手机来远程查看温度和设置温度阈值；显示当前测量的温度。该系统对于测量人体体温具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
我国的温度测控技术相比于国外的发达国家发展较晚，大概开始与上个世纪的80年代，起点也都是在吸收国外成熟技术资料的基础之上开始的，正因为如此我们有国外资料的借鉴，发展的速度就会比较快速。有一些领域这个差距可能至少差的半个世纪，比如有的发展中国家在某一领域现在的技术实力可能会和发的国家半个世纪之前的技术实力差不多，有的甚至还不如发达国家半个世纪之前的技术，比较落后。不管怎么说，科技都是在发展了，而且我国的自动化产业也在向着智能化，稳定性高，大规模集成等方向发展。计算机技术的发展更是带动了许多行业革命性进步。国内在物联网行业的发展时间比较长，也得到了良好的发展成就，目前已经产生相对完善的发展体系，我国研究组织在十年之前就开始对传感网进行深入分析，比如我国中科院上海微系统和信息技术研究所、南京航空航天大学、西北工业大学等众多著名研究组织，现在也开始不断研究"物联网"科技和相关系统，且得到较多成果。
如今,对穿戴式移动医疗设备的研究主要集中在技术层面,而很少从服务体验的角度进行研究.2016年赵宇萌，陈子杨从服务设计的角度对家庭体温监测服务的体验进行优化,验证服务设计的理论在穿戴式移动医疗产品研发中的有效性.在对体温测量系统的设计与开发中,得到一种穿戴式体温监测服务系统,该系统可以对穿戴者的体温进行实时监测,当体温异常时会发出警报,并可以存储,分析体温数据,协助医生诊治.最后,通过设计评测,证明了这一服务系统改善了家庭医疗中体温监测服务的用户体验,并验证了服务设计方法对穿戴式移动医疗服务系统可用性的重要意义[1] 。
2022年章笠中，彭军，董驰公开了一种基于物联网技术的体温检测装置,包括体温检测标签和床边终端,所述体温检测标签中设置有第一控制器,温度采集模块,第一电源模块和第一通信模块,所述温度采集模块和所述第一通信模块分别连接所述第一控制器;所述床边终端中设有第二控制器,第二通信模块,第二电源模块和显示模块,所述第二通信模块和所述显示模块分别连接所述第二控制器,还包括内置RFID标签的腕带,第一RFID阅读器和第二RFID阅读器.对本专利的应用不仅能实时连续检测病人的体温,并能同时读取被测病人的身份信息,实现体温信息和病人信息的同步记录,能最大限度的减轻护理人员的工作量[2]。
婴儿的体温是告知婴儿实际健康状况的重要因素。父母和照顾者偶尔会不知道在短时间内体温急剧升高，可能发生热性惊厥，可能导致癫痫。在马来西亚，可以监测婴儿体温的设备已经可用。然而，该设备不能长时间连续使用，并且由于其设备的大小而给婴儿带来不适。因此，Zakaria N A , Saleh F , Razak M开发了一种小巧轻便的设备，可以连续监测体温并舒适地供婴儿使用。它直接帮助父母，每当婴儿的体温高于正常水平时提醒他们。该系统通过使用可穿戴传感器监测体温这一重要参数。然后，信息通过无线网络传输到他们的父母。该系统经过扩展，可与移动电话连接，从而实现远程监控。该系统的架构包括一个用于监控重要参数的可穿戴传感器和一个声音蜂鸣器，其中所有组件都由单个微控制器控制，即基于 ESP8266 的 ESPresso Lite V2.0，由锂离子聚合物电池供电。尽管该系统更侧重于温度监测，但它可以进一步扩展或升级以监测其他重要参数，如心率，血氧饱和度，呼吸速率或任何其他参数[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计是基于物联网的体温测量系统，以STM32单片机为核心控制器，通过与其他模块的组合实现整个系统的功能。系统包括中控部分、输入部分和输出部分。
中控部分利用STM32单片机实现数据获取、内部处理和输出控制等功能。输入部分由DS18B20温度采集模块、独立按键和供电电路组成。DS18B20模块用于检测当前温度，独立按键用于界面切换、温度阈值设置和配网操作，供电电路为整个系统提供电源。输出部分包括OLED显示屏、蜂鸣器和WIFI模块。OLED显示屏用于显示检测到的温度和设置的温度阈值，蜂鸣器在温度超过最大阈值时进行报警，WIFI模块将检测到的数据发送到手机，并支持通过手机设置温度阈值。该设计具有实时性、便捷性和可扩展性的特点，能够实现准确的体温测量，并通过显示屏、蜂鸣器和WIFI模块进行数据展示和传输。这一设计为体温监测提供了一种新的解决方案，具有广泛的应用前景。
