HT7500型高精度微型化医用数字体温计

    摘要：HT7500是一种可广泛用于医院和家庭中的新型高精度多功能医用数字体温计集成电路。文中介绍了HT7500的主要功能和工作原理，给出了采用HT7500设计的数字体温计的实际电路和工作流程。

    关键词：数字体温计 报警 泵电源 HT7500

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。

需要说明两点：第一，当电池电压太低时，低电压指示符就以１Ｈｚ的频率闪烁，但此时测量值已不准确；第二，当蜂鸣器持续发声４ｓ后，ＨＴ７５００将不再测量温度。

数字体温计的工作流程如图４所示。