基于HT7500医用数字体温计集成电路实现测量温度计的设计

在医院和家庭中普遍使用酒精（或水银）温度计来测量体温，不仅测量时间长，而且读数也不方便。市场上销售的数字体温计不仅精度较低、体积大、耗电多，而且功能单一，难于推广应用。ＨＯＬＴＥＫ公司推出的ＨＴ７５００型医用数字体温计集成电路，可满足医院及家庭的急需，特别适合构成高精度（±０．１℃）、多功能、微型化的临床体温计，可满足医院及家庭的急需。

１、ＨＴ７５００的性能特点

ＨＴ７５００是一种单片低电压ＣＭＯＳ电路，可配合５０３ＥＴ型高精度热敏电阻构成体温计。５０３ＥＴ在＋２５℃时的标称值为５０．００Ω，热敏指数Ｂ为４．０５５Ｋ（江苏兴顺电子有限公司生产），它的外围电路非常简单，仅需３只电阻、４只电容、１只压电陶瓷蜂鸣器和３位半液晶（ＬＣＤ）显示器即可。

ＨＴ７５００的测量精度很高，它既可测量摄氏温度，又可测量华氏温度？范围为＋３２．０℃～＋４２．０℃（或＋９０．０ °Ｆ～＋１０８．０ °Ｆ）。在＋３５℃～＋３９℃（或＋９５ °Ｆ～＋１０２ °Ｆ）范围内，其测温精度高达±０．１℃（或±０．２ °Ｆ），这是其它数字温度计所难以达到的技术指标。此外，ＨＴ７５００还具有多种温度报警及自动关机功能。当体温超过＋３７．５℃时，蜂鸣器会发出持续时间为４ｓ的报警声，而当体温低于＋３２℃或超过＋４２℃时，该体温计将分别显示出下限温度、上限温度。若等待时间超过８分钟４０秒，它将自动关机以节省电能。下次通电后能自动显示断电前最后一次测量的体温值。

由ＨＴ７５００设计的这种数字体温计具有最大读数保持功能，能测量人体最高温度。同时还具有ＬＣＤ显示器自检及电池低电压指示功能。

ＨＴ７５００采用＋１．５Ｖ单电源供电，电源电压允许范围是＋１．３Ｖ～＋１．６５Ｖ，工作电流为６０μＡ，备用状态下的电源电流可降至１．０μＡ以下，因而可采用１．５Ｖ钮扣电池供电。其环境温度范围为－２～＋７５℃。

２、ＨＴ７５００的工作原理

２．１引脚功能

ＨＴ７５００采用３３脚微型化表贴式封装，芯片尺寸仅为３．２８（ｍｍ）×３．０５（ｍｍ）。其引脚排列如图１所示。各引脚的功能如下：

ＵＤＤ、ＵＳＳ：分别接＋１．５Ｖ电池和地。

ＵＥＥ：负电源端，可利用倍压器和外部充电泵电容（以下简称泵电容）产生－１．５Ｖ电源，以供驱动ＬＣＤ用。

ＬＯＷＣ：电池电压检测端，不用时悬空。

ＳＣ：参考电阻与热敏电阻的公共端。

ＲＦ、ＲＳ：分别接参考电阻和热敏电阻。

ＰＳＷ：接电源开关，以控制体温计的通、断电。

ＴＥＳＴ２：用户测试端，此端接ＵＤＤ时，ＬＣＤ显示全部笔段，据此可判定ＬＣＤ有无笔段残缺现象。

ＣＬＦＨ：摄氏温度／华氏温度选择端，此端开路时，仪表显示摄氏温度，该脚接ＵＤＤ时，显示华氏温度。

ＯＳＣＩ、ＯＳＣＯ：分别为系统振荡器的输入、输出端，外接８２０ｋΩ的振荡电阻。

ＢＺ１和ＢＺ２：接蜂鸣器（ｂｕｚｚｅｒ，英文缩写为ＢＺ）。

ＣＯＭ１～ＣＯＭ３：接ＬＣＤ背面的３个公共电极（简称背电极）。

ＳＡ１～ＳＡ３、ＳＢ１～ＳＢ３、ＳＣ１～ＳＣ３、ＳＤ１：ＬＣＤ的笔段及标志符驱动端。

ＣＡＰ、Ｃ５１２：泵电容连接端。其余引脚为厂家测试芯片用引脚。

２．２工作原理

ＨＴ７５００的内部框图如图２所示。该芯片内部主要包括系统振荡器、传感器振荡电路、控制电路、计数器和比较器、定时器、倍压器、脉冲参数表及脉冲发生器、计数、比较及锁存器以及ＬＣＤ驱动器等电路。当温度发生变化引起热敏电阻值改变时，该值将通过传感器振荡电路转换成频率信号。脉冲发生器用于根据预先存储好的脉冲参数表来设定闸门的通断。计数器用于对该频率信号进行计数以得到被测温度数据。通过ＬＣＤ驱动器可使液晶屏上显示出被测体温值。

当温度越限（含超出正常体温范围、超上限、超下限）时，利用芯片中的比较器可使ＬＣＤ显示出相应的标志符，并使蜂鸣器发出超温报警声。

ＬＣＤ的驱动电压为３Ｖ。利用倍压器可将＋１．５Ｖ电源变换成－１．５Ｖ电源，二者串联即可得到３Ｖ电压。倍压器的原理等效于极性反转式ＤＣ／ＤＣ电源变换器，其特点是利用振荡器和开关式控制器使两组模拟开关交替地通、断以完成电路切换。正半周时，＋１．５Ｖ电池对泵电容充电，负半周时将泵电容上的电荷转移到ＵＥＥ端的外部电容上以形成－１．５Ｖ电压。这种电源称之为“泵电源”，由于其开关频率很高，因此电能损耗极低。

ＨＴ７５００所配的３位半ＬＣＤ显示器的右边有标识符“° Ｅ”和“？”。其中，“° Ｅ”可分别构成单位符号“℃”和“ °Ｆ”，依次代表摄氏温度和华氏温度。“？”用作电池低电压指示。ＨＴ７５００采用１／３偏置法来动态驱动ＬＣＤ显示器。

３、数字体温计的电路设计

由ＨＴ７５００构成的数字式摄氏体温计的电路如图３所示。该仪表采用１．５Ｖ钮扣电池供电。Ｒ１用来调节电池电压检测端的阈值电压，以便在电池电压Ｅ小于＋１．３Ｖ时使ＬＣＤ显示符号“？”，从而提醒用户及时更换电池。ＲＥＦ为基准电阻，５０３ＥＴ为热敏电阻温度传感器。ＳＢ为带自锁功能的电源键。

Ｓ１和Ｓ２为拨动开关。闭合Ｓ１时可检查ＬＣＤ的全部笔段，测量体温时应将Ｓ１断开。为了显示摄氏温度，必须断开Ｓ２。Ｒ２为系统振荡器的振荡电阻，Ｒ２为８２０ｋΩ（典型值）时，时钟频率为３２ｋＨｚ。ＢＺ为压电陶瓷蜂鸣器，其发声频率为５．３ｋＨｚ。Ｃ２和Ｃ３为倍压器的外部电容。ＬＣＤ显示器的正常显示范围是＋３２．０℃～＋４２．０℃，人的体温就在此范围内。为了降低成本，还可简化电路。可去掉Ｓ１、Ｓ２，并将Ｒ１改成固定电阻。该数字体温计的测量过程如下：

接通电源时，蜂鸣器发出“嘟，嘟”声，持续时间为０．１２５ｓ。此后的整个测量过程如下：

（１）显示全部笔段，持续时间为２ｓ；

（２）显示上次关机前的最后一次测量值，显示时间为２ｓ；

（３）显示符号“Ｌ ℃”，持续２ｓ；

（４）显示正在测量的体温ｔ，然后符号“℃”以１Ｈｚ的频率闪烁；

（５）若ｔ＜＋３２℃，则显示符号“Ｌ ℃”，表示体温过低；

（６）若ｔ≥＋４２℃，则显示符号“Ｈ ℃”，表示体温过高；

（７）在测量体温过程中，显示并保持最高体温值，直至检测到更高的体温时，显示值才被更新；

（８）若所测得的体温在１６ｓ后仍保持不变，则符号“℃”停止闪烁；

（９）测量停止时，若ｔ＞＋３７．５℃，则蜂鸣器发出“嗡、嗡”声，间隔为０．１２５ｓ，持续４ｓ。若ｔ≤＋３７．５℃，则蜂鸣器以０．５ｓ的间隔时间发出嗡嗡声，表示被测体温正常。

（１０）倘若测量结束后的８分钟４０秒内温度又升高，则符号“℃”再次闪烁并开始下一个测量周期；

（１１）假如测量结束后，经过８分钟４０秒未见温度升高，就自动关机。