一种嵌入式系统的实时体温监测电路的制作方法

本发明属于嵌入式系统技术领域，具体涉及一种嵌入式系统的实时体温监测电路。

背景技术：

体温测量从传统的水银体温计手工测量，到现在较为先进的电子体温计测量，以及智能体温计的实时测量，体温测量方式经历了重大的进化。传统水银温度计和电子体温计只能实现单次测量，全天候实时监测是智能体温计诞生的关键，而功耗、精度及体积则是制约智能体温计发展的重要因素。

市面上常用的cc2540基于8051内核的低功耗蓝牙单模芯片，虽然对于ota的支持比较好，但8051内核做不到特别低的功耗。另外传输距离较短，对于要求24小时监测的设备，蓝牙的断开和不稳定性会导致用户的体验变差。

各种智能体温计测温精度不一，有些精度甚至仅为±1℃，较为理想的一般为±0.1℃。另外，由于智能体温计大多为纽扣电池供电，长期使用电池损耗导致电量降低，对于热敏电阻测温影响较大，导致测温精度下降。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供了一种嵌入式系统的实时体温监测电路。

一种嵌入式系统的实时体温监测电路包括cortex-m0内核nrf51822最小系统电路部分和mf54-503f3950f医用高精度热敏电阻测温电路部分。

cortex-m0内核nrf51822最小系统电路包括低功耗蓝牙soc芯片nrf51822、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18、第十九电容c19、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、第六电感l6、三色贴片ledbhr6ghc、第一晶振y1、第二晶振y2、陶瓷天线ant、纽扣电池正极+3vvbat、负极gnd。

低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的1号引脚vdd与第三电容c3的一端、第六电感l6的一端连接，第三电容c3的另一端接gnd；第六电感l6的另一端与第五电容c5的一端和第二电感l2的一端连接并接vbat，第五电容c5的另一端接地；第二电感l2的另一端与第三电感l3的一端连接，第三电感l3的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的2号引脚ddc连接。3号引脚p0.30不接。4号引脚p0.00为预留口，以便扩展功能。6号引脚p0.02和7号引脚p0.03不接。9号引脚p0.05与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端与三色贴片ledbhr6ghc的4号引脚连接；三色贴片ledbhr6ghc的1号引脚与第一电阻r1的一端连接，第一电阻r1的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的的11号引脚p0.07连接；三色贴片ledbhr6ghc的2号引脚接vbat；三色贴片ledbhr6ghc的3号引脚与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的10号引脚p0.06连接。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的12号引脚vdd与第十五电容c15的一端连接同时接vbat，第十五电容c15的另一端接gnd。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的13号引脚vss接gnd。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的14到22号引脚p0.08至p0.16不接。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的23号引脚swdio和24号引脚swdclk为下载口。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的25到28号引脚p0.17至p0.20不接。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的29号引脚dec2与第十八电容c18的一端连接，第十八电容c18的另一端接地，30号引脚vdd_pa与第十九电容c19的一端和第五电感l5的一端连接，第十九电容c19的另一端接地；第五电感l5的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的31号引脚ant1和第四电感l4的一端连接，第四电感l4的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的32号引脚ant2和第十三电容c13的一端连接，第十三电容c13的另一端与第十六电容c16的一端、第一电感l1的一端连接，第十六电容c16的另一端与第十七电容c17的一端连接并接地，第十七电容c17的另一端与第一电感l1的另一端连接并接陶瓷天线。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的33号引脚与34号引脚vss、第十二电容c12的一端连接并接地，第十二电容c12的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的35号引脚avdd、低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的36号引脚avdd连接并接vbat。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的37号引脚xc1和第一电容c1的一端、第一晶振y1的1号引脚连接，第一电容c1的另一端与第六电容c6的一端连接并接地，第六电容c6的另一端与第一晶振y1的2号引脚、低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的38号引脚xc2连接；第一晶振y1的3号引脚和第一晶振y1的4号引脚连接并接地。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的39号引脚dec1与第十一电容c11的一端连接，第十一电容c11的另一端接地。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的40到44号引脚不接；45号引脚p0.26和第二电容c2的一端和第二晶振y2的一端连接，第二电容c2的另一端与第四电容c4的一端连接并接地，第四电容c4的另一端与第二晶振y2的另一端、低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的46号引脚p0.27连接。47号引脚p0.28和48号引脚p0.29不接。

mf54-503f3950f医用高精度热敏电阻测温电路部分包括可调节稳压芯片sgm2032-adj、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、mf54热敏电阻rt、第二十电容c20、第二十一电容c21。

可调节稳压芯片sgm2032-adj的1号引脚in与第二十电容c20的一端连接并接vbat，第二十电容c20的另一端与可调节稳压芯片sgm2032-adj的2号引脚gnd连接并接地，可调节稳压芯片sgm2032-adj的3号引脚en与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的8号引脚p0.04连接，可调节稳压芯片sgm2032-adj的4号引脚fb与第五电阻r5的一端、第四电阻r4的一端连接，第五电阻r5的另一端与第六电阻r6的一端连接，第六电阻r6的另一端接地；第四电阻r4的另一端与可调节稳压芯片sgm2032-adj的5号引脚out、第二十一电容c21的一端、第七电阻r7的一端连接，第二十一电容c21的另一端接地；第七电阻r7的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的5号引脚p0.01和热敏电阻rt的一端连接，热敏电阻rt的另一端接地。

本发明的有益效果如下：本发明能很好地满足实时体温监测电路的应用需求，本发明利用低功耗蓝牙soc芯片nrf51822，soc集成armcortex-m0内核，符合蓝牙4.0的标准，功耗低，有效提高续航时间。另外，采用高精度医用热敏电阻mf54-503f3950f，精度可达±0.01℃，并搭建了sgm2032-adj稳压电路，保证ad输入电压恒定，有效解决了纽扣电池长期使用电压降低带来的测温精度下降的问题。同时，整体电路器件较少，使智能体温计模块开发更小巧。

附图说明

图1是嵌入式系统的实时体温监测电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种嵌入式系统的实时体温监测电路包括cortex-m0内核nrf51822最小系统电路部分，及mf54-503f3950f医用高精度热敏电阻测温电路部分。·

cortex-m0内核nrf51822最小系统电路包括低功耗蓝牙soc芯片nrf51822、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18、第十九电容c19、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、第六电感l6、三色贴片ledbhr6ghc、第一晶振y1、第二晶振y2、陶瓷天线ant、纽扣电池正极+3vvbat、负极gnd。

低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的1号引脚vdd与第三电容c3的一端、第六电感l6的一端连接，第三电容c3的另一端接gnd；第六电感l6的另一端与第五电容c5的一端和第二电感l2的一端连接并接vbat，第五电容c5的另一端接地；第二电感l2的另一端与第三电感l3的一端连接，第三电感l3的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的2号引脚ddc连接。3号引脚p0.30不接。4号引脚p0.00为预留口，以便扩展功能。6号引脚p0.02和7号引脚p0.03不接。9号引脚p0.05与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端与三色贴片ledbhr6ghc的4号引脚连接；三色贴片ledbhr6ghc的1号引脚与第一电阻r1的一端连接，第一电阻r1的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的的11号引脚p0.07连接；三色贴片ledbhr6ghc的2号引脚接vbat；三色贴片ledbhr6ghc的3号引脚与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的10号引脚p0.06连接。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的12号引脚vdd与第十五电容c15的一端连接同时接vbat，第十五电容c15的另一端接gnd。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的13号引脚vss接gnd。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的14到22号引脚p0.08至p0.16不接。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的23号引脚swdio和24号引脚swdclk为下载口。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的25到28号引脚p0.17至p0.20不接。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的29号引脚dec2与第十八电容c18的一端连接，第十八电容c18的另一端接地，30号引脚vdd_pa与第十九电容c19的一端和第五电感l5的一端连接，第十九电容c19的另一端接地；第五电感l5的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的31号引脚ant1和第四电感l4的一端连接，第四电感l4的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的32号引脚ant2和第十三电容c13的一端连接，第十三电容c13的另一端与第十六电容c16的一端、第一电感l1的一端连接，第十六电容c16的另一端与第十七电容c17的一端连接并接地，第十七电容c17的另一端与第一电感l1的另一端连接并接陶瓷天线。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的33号引脚与34号引脚vss、第十二电容c12的一端连接并接地，第十二电容c12的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的35号引脚avdd、低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的36号引脚avdd连接并接vbat。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的37号引脚xc1和第一电容c1的一端、第一晶振y1的1号引脚连接，第一电容c1的另一端与第六电容c6的一端连接并接地，第六电容c6的另一端与第一晶振y1的2号引脚、低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的38号引脚xc2连接；第一晶振y1的3号引脚和第一晶振y1的4号引脚连接并接地。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的39号引脚dec1与第十一电容c11的一端连接，第十一电容c11的另一端接地。低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的40到44号引脚不接；45号引脚p0.26和第二电容c2的一端和第二晶振y2的一端连接，第二电容c2的另一端与第四电容c4的一端连接并接地，第四电容c4的另一端与第二晶振y2的另一端、低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的46号引脚p0.27连接。47号引脚p0.28和48号引脚p0.29不接。

mf54-503f3950f医用高精度热敏电阻测温电路部分包括可调节稳压芯片sgm2032-adj、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、mf54热敏电阻rt、第二十电容c20、第二十一电容c21。

可调节稳压芯片sgm2032-adj的1号引脚in与第二十电容c20的一端连接并接vbat，第二十电容c20的另一端与可调节稳压芯片sgm2032-adj的2号引脚gnd连接并接地，可调节稳压芯片sgm2032-adj的3号引脚en与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的8号引脚p0.04连接，可调节稳压芯片sgm2032-adj的4号引脚fb与第五电阻r5的一端、第四电阻r4的一端连接，第五电阻r5的另一端与第六电阻r6的一端连接，第六电阻r6的另一端接地；第四电阻r4的另一端与可调节稳压芯片sgm2032-adj的5号引脚out、第二十一电容c21的一端、第七电阻r7的一端连接，第二十一电容c21的另一端接地；第七电阻r7的另一端与低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的5号引脚p0.01和热敏电阻rt的一端连接，热敏电阻rt的另一端接地。

本发明中的主要电路参数配合及输入输出关系如下：

由以上可得：

式中：rt是热面电阻在t1温度下的阻值，r是热敏电阻在t2常温下的标称阻值，b是热敏电阻的热敏指数，t1和t2指的是k度即开尔文温度，k度＝273.15+摄氏度；vout是可调节稳压芯片sgm2032-adj的输出值，通过电阻r4、r5、r6调节；ad是低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的ad口读到的ad值，n是ad的位数，vbase是ad内部的参考电压，可通过寄存器配置，系数pro是寄存器配置后adc测量值的缩放比例，vfact是ad转换后的实际电压值；r7为分压电阻，通过vfact和vout可求出t1温度下热敏电阻的阻值rt；tfact为最终求得的实际温度值(单位℃)，其中k为常数273.15。

本发明工作过程如下：

本发明的电路图1中低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的8号引脚p0.04接可调节稳压芯片sgm2032-adj的3号引脚使能端en，低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的8号引脚p0.04输出电压为高电平时触发可调节稳压芯片sgm2032-adj工作。可调节稳压芯片sgm2032-adj的输入电压为纽扣电池电压，输出端out输出稳定电压vout，具体可由第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6配置，如公式(2)所示。输出电压vout由第七电阻r7和热敏电阻rt分担，低功耗蓝牙soc芯片nrf51822的5号引脚p0.01读取第七电阻r7和热敏电阻rt连接处的ad值，按照公式(3)转化为电压值，根据公式(4)由欧姆定律得到此时的热敏电阻rt的阻值。由公式(5)，可求出此刻的实际温度值。