人體紅外測(cè)溫儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文27326

1、摘要IAbstract II第一章紅外線測(cè)溫儀的研發(fā)背景 11.1 紅外測(cè)溫儀的實(shí)際使用 11.2紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展歷程 1第二章人體紅外測(cè)溫儀的原理和特點(diǎn) 32.1人體紅外線測(cè)溫儀的理論依據(jù) 32.2人體紅外線測(cè)溫儀的性能指標(biāo)及作用 32.3影響溫度測(cè)量的主要因素及修正方法 42.4人體紅外線測(cè)溫儀的特點(diǎn)錯(cuò)誤！未定義書簽。第三章人體紅外測(cè)溫儀的硬件設(shè)計(jì) 83.1 總體設(shè)計(jì)83.1.1 整體框圖設(shè)計(jì)83.1.2 電路設(shè)計(jì)83.2溫度傳感器93.3放大電路的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5 LCD1602 顯示電路 10第四章軟件設(shè)計(jì)135.1 紅外測(cè)溫

2、儀的使用注意事項(xiàng) 145.2改進(jìn)方案145.3推廣及使用14參考文獻(xiàn)16致謝17附錄1PCB板圖18附錄23D效果圖19附錄3程序20人體紅外測(cè)溫儀摘要:為了克服傳統(tǒng)溫度計(jì)測(cè)量溫度的主要缺點(diǎn) 一一 要測(cè)量者和被測(cè)目標(biāo) 近距離接觸和測(cè)量不方便。在顧及儀器測(cè)量高精度前提下，以追求最低成本為 原則，研制了非接觸式熱釋電紅外測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物體表面溫度快速準(zhǔn)確的 測(cè)量。本文也設(shè)計(jì)了紅外測(cè)溫儀的整體系統(tǒng)構(gòu)架。根據(jù)熱釋電原理，主要針對(duì) 人體體溫測(cè)量進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)開發(fā)，開發(fā)包括整體方案，硬件電路，單片機(jī) 程序和主機(jī)程序。并利用設(shè)計(jì)出來(lái)的紅外測(cè)溫儀在環(huán)境溫度30 C下對(duì)人體溫度和水溫進(jìn)行了測(cè)量，對(duì)人體的溫度

3、測(cè)量的誤差低于土0.1C，提高了測(cè)量精度。人體測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)主要為適應(yīng)人體體溫快速無(wú)接觸測(cè)量的需要。主要介紹 熱釋電紅外傳感器的工作原理以及最適宜人體紅外線檢測(cè)的熱釋電傳感器 TN901的優(yōu)點(diǎn)和等效電路，闡述了基于熱釋電傳感器的紅外測(cè)溫儀的工作原 理，討論了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，簡(jiǎn)單介紹了測(cè)溫系統(tǒng)的適用條件。關(guān)鍵詞：溫度測(cè)量，熱釋電，STC89C52Temperature measuring based on body infrared rayAbstract: To decrease the limitatio n of traditi onal method of temperature

4、measuri ng such as close con tact betwee n measurer and the target and inconvenience whe n measuri ng, we developed a non-con tact type piezoelectric in frared thermometer, realizes fast and accurate surface temperature measureme nts. This article also desig ned the overall system architecture in fr

5、ared thermometer. Then un der the piezoelectric prin ciple, aimed at huma n body temperature measureme nt for a specific desig n, developme nt in cludi ng hardware, peripherals tech no logy, SCM, and the host program . Desig ned by using the in frared thermometer at ambient temperature 30 C ,tempera

6、ture and water temperature on the huma n body were measured on the huma n body temperature measureme nt error is less a C 0).rbve the measurement accuracy. This thermometer mainly applies to no-con tact, speedy body-heat measureme nt. This article mainly in troduces operati onal prin ciples of piezo

7、electric in frared sen sor and the structure of hydroelectrically sen sor TN901 .It formulates the theory of the thermometer based on hydroelectrically sen sor and studies how to desig n and impleme nt of the system. Fin ally, it in dicates the con diti onal dema nd of the system.Key words: temperat

8、ure measureme nt, piezoelectric,STC89C52第一章紅外線測(cè)溫儀的研發(fā)背景1.1紅外測(cè)溫儀的實(shí)際使用由于醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，在很多情況下，一般的溫度計(jì)己經(jīng)滿足不了快速而 又準(zhǔn)確的測(cè)溫要求，例如車站和機(jī)場(chǎng)等人口密度較大的地方進(jìn)行人體溫度測(cè)量。 雖然現(xiàn)在國(guó)外這種測(cè)溫的技術(shù)都比較成熟，但是國(guó)內(nèi)這方面的技術(shù)還處于發(fā)展 階段。因此，為了適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，有效地進(jìn)行特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量， 從而有力地控制和預(yù)防諸如甲流、非典之類型的特殊疾病的傳播，急需設(shè)計(jì)一 種測(cè)溫速度快，準(zhǔn)確率高的測(cè)溫儀。針對(duì)一般的工業(yè)用的紅外測(cè)溫儀的精確度 不夠高，我們根據(jù)這種紅外線測(cè)溫的原理，通過(guò)關(guān)鍵器

9、件的選擇、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)以及溫度補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)調(diào)節(jié)來(lái)提高紅外線測(cè)溫儀的精確度，設(shè)計(jì)了一種用紅 外線測(cè)溫電路，用于人員密集且流量大的場(chǎng)合進(jìn)行快速的人體溫度測(cè)量。1.2紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展歷程紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中、在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)、設(shè)備在線故障診斷 和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了重要作用。近20年來(lái)，非接觸式紅外人體測(cè)溫儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展，性能不斷完善，功能不斷增強(qiáng)，品種不斷 增多，適用范圍也不斷擴(kuò)大。比起接觸式測(cè)溫方法，紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間 快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。非接觸式紅外測(cè)溫儀包括便攜 式、在線式和掃描式三大系列，并備有各種選件和計(jì)算機(jī)軟件，每一系列中又 有各種

10、型號(hào)及規(guī)格。紅外檢測(cè)技術(shù)是 九五”國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，紅外檢測(cè)是一種在線 監(jiān)測(cè)（不停電）式高科技檢測(cè)技術(shù)，它集光電成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理 技術(shù)于一身，通過(guò)接收物體發(fā)出的紅外線（紅外輻射），將其熱像顯示在熒光屏 上，從而準(zhǔn)確判斷物體表面的溫度分布情況，具有準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速等優(yōu)點(diǎn)。 任何物體由于其自身分子的運(yùn)動(dòng)，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面 形成一定的溫度場(chǎng)，俗稱 熱像”紅外診斷技術(shù)是通過(guò)吸收這種紅外輻射能 量，測(cè)出設(shè)備表面的溫度及溫度場(chǎng)的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱情況。目前使用紅外診斷技術(shù)的測(cè)試設(shè)備比較多，如紅外測(cè)溫儀、紅外熱電視、 紅外熱像儀等等。像紅外熱電視、紅外熱像儀等

11、設(shè)備利用熱成像技術(shù)將這種看 不見的 熱像”轉(zhuǎn)變成可見光圖像，使測(cè)試效果直觀，靈敏度高，能檢測(cè)出設(shè)備 細(xì)微的熱狀態(tài)變化，準(zhǔn)確反映設(shè)備內(nèi)部、外部的發(fā)熱情況，可靠性高，對(duì)發(fā)現(xiàn) 設(shè)備隱患非常有效。目前，我國(guó)也在研發(fā)一種體積小，成本較低，又不受外界 環(huán)境溫度干擾的人體紅外測(cè)溫儀，對(duì)醫(yī)學(xué)的發(fā)展有很重大的意義。第二章人體紅外測(cè)溫儀的原理和特點(diǎn)2.1人體紅外線測(cè)溫儀的理論依據(jù)自然界一切溫度高于絕對(duì)零度（-273.15C ）的物體，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，都 在不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，其輻射能量密度和物體 本身的溫度關(guān)系符合輻射定律。紅外輻射原理 一輻射定律：(2.1)44E =；(T -To

12、)式中：E為輻射出射度數(shù)，W/m 3 ;二為斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，5.67*10 JW/（m 2 K4） ; :為物體的輻射率；T為物體的溫度，單位K; To為物體 周圍的環(huán)境溫度，單位K。測(cè)量出所發(fā)射的E，就可得出溫度。利用這個(gè)原理制成的溫度測(cè)量?jī)x表叫紅外溫度儀表。這種測(cè)量不需要和被 測(cè)對(duì)象接觸，因此屬于非接觸式測(cè)量。在不同的溫度范圍，對(duì)象發(fā)出的電磁波 能量的波長(zhǎng)分布不同，在常溫（0100C）范圍，能量主要集中在中紅外和遠(yuǎn) 紅外波長(zhǎng)。用于不同溫度范圍和用于不同測(cè)量對(duì)象的儀表，其具體的設(shè)計(jì)也不 同。根據(jù)式（2.1）的原理，儀表所測(cè)得的紅外輻射為：44E 二 A；1；2（T1 -T2 ）（2.2

13、）式中：A為光學(xué)常數(shù)，和儀表的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)；r為被測(cè)對(duì)象的輻射率；2 為紅外溫度計(jì)的輻射率；T1為被測(cè)對(duì)象的溫度（K） ;T2為紅外溫度計(jì)的溫度（K）; 它由一個(gè)內(nèi)置的溫度檢測(cè)元件測(cè)出。輻射率；是一個(gè)用以表達(dá)物體發(fā)射電磁波能力的系數(shù)，數(shù)值由0至1.0。所有真實(shí)的物體，包括人體各部位的表面，其；值都是某個(gè)低于1.0的數(shù)值。人體主要輻射波長(zhǎng)在910m的紅外線，通過(guò)對(duì)人體自身輻射紅外能量的測(cè) 量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體表面溫度。由于該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光線不被空氣所吸 收，因而可利用人體輻射的紅外能量精確地測(cè)量人體表面溫度。通過(guò)對(duì)人體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體表面溫度。 紅外溫度測(cè)量技術(shù)

14、的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，1秒以內(nèi)可測(cè)試完畢。紅外測(cè)溫 儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。2.2人體紅外線測(cè)溫儀的性能指標(biāo)及作用總的來(lái)說(shuō)，測(cè)溫范圍、顯示分辨率、精度、工作環(huán)境溫度范圍、重復(fù)性、 相對(duì)濕度、響應(yīng)時(shí)間、電源、響應(yīng)光譜、尺寸、最大值顯示、重量、發(fā)射率等 都是紅外線測(cè)溫儀的性能指標(biāo)。1、確定測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍是測(cè)溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。每種型號(hào) 的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。2、確定目標(biāo)尺寸：紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀 （輻射比色測(cè)溫儀）。對(duì)于單色測(cè)溫儀，在進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿測(cè)溫儀視場(chǎng)。否則背景會(huì)干擾測(cè)溫讀數(shù)，造成誤差

15、。對(duì)于雙色測(cè)溫儀，其溫度 是由兩個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來(lái)確定的。3、 確定距離系數(shù)（光學(xué)分辨率）：距離系數(shù)由D： S之比確定，即測(cè)溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離 D和被測(cè)目標(biāo)直徑之比。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制 必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測(cè)量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。光學(xué)分辨率越高，測(cè)溫儀的成本也越高。4、確定波長(zhǎng)范圍：目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測(cè)溫儀的光譜相應(yīng) 波長(zhǎng)對(duì)于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。5、確定響應(yīng)時(shí)間：響應(yīng)時(shí)間表示紅外測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)溫度變化的反應(yīng)速度， 定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間，它和光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路 及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有

16、關(guān)。6、信號(hào)處理功能：鑒于離散過(guò)程（如零件生產(chǎn)）和連續(xù)過(guò)程不同，所以要 求紅外測(cè)溫儀具有多信號(hào)處理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）。7、環(huán)境條件考慮：測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響，應(yīng)予 考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測(cè)溫精度甚至引起損壞。8、紅外輻射測(cè)溫儀的標(biāo)定：紅外測(cè)溫儀必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定才能使它正確地顯 示出被測(cè)目標(biāo)的溫度。2.3影響溫度測(cè)量的主要因素及修正方法影響紅外人體測(cè)溫儀的因素有：1、測(cè)溫目標(biāo)大小和測(cè)溫距離的關(guān)系：在不同距離處，可測(cè)的目標(biāo)的有效 直徑D是不同的，因而在測(cè)量小目標(biāo)時(shí)要注意目標(biāo)距離。人體紅外測(cè)溫儀距離 系數(shù)K的定義為：被測(cè)目標(biāo)的距離L和被測(cè)目標(biāo)的直徑D之比，即K=

17、L/D。2、選擇被測(cè)物質(zhì)發(fā)射率：人體紅外測(cè)溫儀一般都是按黑體（發(fā)射率=1.00）分度的，而實(shí)際上，物質(zhì)的發(fā)射率都小于1.000因此，在需要測(cè)量目 標(biāo)的真實(shí)溫度時(shí)，必須設(shè)置發(fā)射率值。物質(zhì)發(fā)射率可從輻射測(cè)溫中有關(guān)物體 發(fā)射率的數(shù)據(jù)中查得。3、測(cè)量溫度時(shí)的環(huán)境因素：測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大的 影響，應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測(cè)溫精度。本設(shè)計(jì)中正是利用了 TN901熱釋電紅外線傳感器可以補(bǔ)償溫度起伏的作用，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。4、 強(qiáng)光背景里目標(biāo)的測(cè)量：若被測(cè)目標(biāo)有較亮背景光（特別是受太陽(yáng)光或 強(qiáng)燈直射），則測(cè)量的準(zhǔn)確性將受到影響，因此可用物體遮擋直射目標(biāo)的強(qiáng)光 以消除背景光干擾。由于在溫度

18、測(cè)量時(shí)是在不確定的環(huán)境中進(jìn)行的，所以外界環(huán)境會(huì)對(duì)測(cè)溫造 成一定的影響，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差，所以要對(duì)環(huán)境溫度有一個(gè)修正。由2.1節(jié)輻射公式可得出熱釋電傳感器的響應(yīng)公式為：V 二 S（T。4 -T；）（2.3）式中：S為和熱釋電響應(yīng)特性及物體表面發(fā)射率有關(guān)的常數(shù)To為物體表面溫度，Ta為環(huán)境溫度。根據(jù)表達(dá)式（2.3）可以得到不同的標(biāo)定公式：（1）簡(jiǎn)單關(guān)系式，即1 / 4To = V +T4嘰 +Ka V（2.4）S1式中：Ka-y，使用此公式所作的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 1,表中數(shù)據(jù)表明，Ka4st3不僅和Ta有關(guān)，還和To有關(guān)。（2）多項(xiàng)式，即1 / 4To=V+Ta4（ 2.5）S令S=a a aT

19、； |l（ 2.6）在參考文獻(xiàn)7中，S取三項(xiàng)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，要使測(cè)溫儀滿足一定的精度， 測(cè)溫時(shí)的環(huán)境溫度和物體表面溫度要在一定的范圍內(nèi)，如環(huán)境溫度Ta =30C,物體表面溫度在180C以上時(shí)，讀數(shù)誤差較大。由下表1可知：首先應(yīng)該對(duì)物體表面溫度分段定標(biāo)，因?yàn)闇y(cè)量范圍較大， 所以不同段的標(biāo)定系數(shù)相差很大。實(shí)際使用中每隔510C就必須標(biāo)定一個(gè)系數(shù)，當(dāng)采樣電壓峰值落在此區(qū)間時(shí)就選擇該系數(shù)。然后再根據(jù)環(huán)境溫度的不同對(duì)已選出的標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到在不同環(huán)境溫度下仍然能夠準(zhǔn)確測(cè)溫的目 的。分析表1可知，當(dāng)物體表面溫度較低時(shí)(78C以下)，環(huán)境溫度對(duì)修正系數(shù)的 影響較大。所以對(duì)此溫度范圍的物體必須進(jìn)行環(huán)境

20、溫度對(duì)標(biāo)定系數(shù)的修正。而 當(dāng)物體表面溫度較高時(shí)，則修正系數(shù)基本由物體表面溫度決定，這樣系數(shù)就不必再依環(huán)境溫度進(jìn)行校正。這就減少了標(biāo)定系數(shù)的復(fù)雜性。下圖為表1:標(biāo)準(zhǔn)溫度C)環(huán)境溫度(C)測(cè)量值(V)系數(shù)Ka(V/C)34.0026.02.6133.06126.52.6052.87927.02.5882.70478.0026.02.96017.5726.52.94817.4727.02.92517.44120.0026.03.39227.7126.53.38827.5927.03.38427.48表1不同環(huán)境溫度下的標(biāo)定系數(shù)在這里我們使用的是TN901模塊，他內(nèi)已經(jīng)集成了采集，溫度補(bǔ)償和ADC 轉(zhuǎn)

21、換 功 能， 所以 我們 通過(guò) 模塊 讀出 來(lái)的 是數(shù) 字信 號(hào)。2.4人體紅外線測(cè)溫儀的特點(diǎn)人體紅外測(cè)溫儀是通過(guò)接收人體發(fā)射的紅外線的能量的大小來(lái)測(cè)量其體溫 的儀器。測(cè)溫儀內(nèi)部的靈敏探測(cè)元件將采集的能量信息輸送到微處理器中進(jìn)行 處理，然后轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)顯示。所以人體紅外測(cè)溫儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、非接觸測(cè)量：它不需要接觸到人體，只需在額頭前方 5厘米左右測(cè)溫 即可，而且紅外探測(cè)器只需感應(yīng)人體輻射的紅外線。因此，不會(huì)干擾人體，也不會(huì)為人體帶來(lái)?yè)p傷。2、測(cè)量范圍廣：因?yàn)槿梭w紅外測(cè)溫儀是非接觸式測(cè)溫，所以測(cè)溫儀并不 處在較高或較低的溫度場(chǎng)中，而是工作在正常的溫度或測(cè)溫儀允許的條件下進(jìn) 行測(cè)量的，所以測(cè)

22、量范圍比較廣。3、測(cè)溫速度快：即響應(yīng)時(shí)間快。紅外探測(cè)器中靈敏元非常靈敏，只要接 收到目標(biāo)一紅外輻射即可在短時(shí)間內(nèi)定溫。4、準(zhǔn)確度高：人體紅外測(cè)溫不會(huì)和普通測(cè)溫一樣破壞物體本身溫度分 布，因此測(cè)量精度高5、靈敏度高：只要人體溫度有微小變化，輻射能量就有較大改變，易于 測(cè)出。而且使用安全及使用壽命長(zhǎng)。6、體積小，方便攜帶。7、受外界環(huán)境溫度干擾較?。河捎诒驹O(shè)計(jì)中所使用的紅外探測(cè)器是帶補(bǔ) 償電路的，所以它可以補(bǔ)償外界環(huán)境溫度的高低起伏。第三章人體紅外測(cè)溫儀的硬件設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)下圖3.1所示是人體紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖圖3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖由上圖可以看出，紅外傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后

23、，經(jīng)過(guò)TN901模塊對(duì)信號(hào)處理單元對(duì)所測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、再計(jì)算，模數(shù)轉(zhuǎn)換處理， 將最終的信號(hào)轉(zhuǎn)換成SPI總線傳輸，單片機(jī)讀取SPI總線信號(hào)將信息傳送到顯示 單元顯示出溫度讀數(shù)。如果檢測(cè)完信號(hào)后送達(dá)處理系統(tǒng)處理， 所測(cè)的數(shù)據(jù)有誤， 則可以通過(guò)LCD輸出錯(cuò)誤信息。整體框圖設(shè)計(jì)熱釋電紅外測(cè)溫儀可以這樣設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)框圖，如圖3.2所示。上電后開始測(cè)量，每次測(cè)量結(jié)果顯示在顯示器上。當(dāng)測(cè)量時(shí)紅燈亮起，物體表面輻射的 能量經(jīng)熱釋電傳感器接收后，將熱輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)由放大電路放大 后（由外界環(huán)境導(dǎo)致的雜亂信號(hào)經(jīng)濾波器過(guò)濾后）輸出SPI總線信號(hào)，單片機(jī)作 為CPU接收經(jīng)經(jīng)過(guò)TN901數(shù)字信號(hào)，經(jīng)

24、數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換成物體表面溫度顯示 在LCD液晶顯示屏上。電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用STC89系列單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)和處理。由于信號(hào)有兩 個(gè)輸入源和一個(gè)控制線。芯片的CLK端和Data端配合可以給芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘 脈沖。測(cè)量物體表面輻射能量的熱釋電傳感器選用的是臺(tái)灣ZyTemp傳感器有限公司的TN901型熱釋電傳感器，它有效調(diào)節(jié)外界環(huán)境的溫度起伏影響；液晶顯 示器（LCD選用的是2行16個(gè)字的液晶顯示屏。電路的主要功能是將熱釋電傳感器接收的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為可供單片機(jī) 接收的數(shù)字信號(hào)。顯示器（LCD由單片機(jī)P0端口驅(qū)動(dòng)，并由89C51單片機(jī)通過(guò) 軟件控制顯示物體表面的溫度。通過(guò)軟件程序編制可以實(shí)現(xiàn)

25、三位有效數(shù)字的顯 示（100度以下顯示兩位整數(shù)和一位小數(shù)）下圖3.3是整個(gè)設(shè)計(jì)的電路連接圖：圖3.3紅外人體測(cè)溫儀電路3.2紅外線傳感器本設(shè)計(jì)的探頭使用的是紅外線傳感器，它能接收人體發(fā)射出的紅外線并使之轉(zhuǎn)換成數(shù)字號(hào)。設(shè)計(jì)選用的是 TN901單元熱釋電傳感器，這種傳感器雖是內(nèi)部集成濾波，放大，數(shù)模轉(zhuǎn)換的一體非接觸溫度傳感器。他的工作溫度是-33 E220 C,特別適合測(cè)量人體的溫度。而且 TN901各項(xiàng)指數(shù)都比較好，因此選 用了他做溫度儀的傳感器。如圖 3.4所示：圖3.4傳感器的實(shí)物圖TN901的具體操作時(shí)序我們?cè)诤竺娴能浖榻B中會(huì)詳細(xì)介紹，它主要使用 的是SPI的協(xié)議流程，通過(guò)SCK和Dat

26、a完成傳輸。3.3 LCD1602顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)， 在袖珍式儀表和低功耗使用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的使用。在本設(shè)計(jì)采用的字 符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容 量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等，這里以常用的2行 16個(gè)字的1602液晶模塊來(lái)介紹它的編程方法。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其 中：第3腳：VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端；第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器；第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW

27、共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)；第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命 令;第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線；第1516腳：空腳。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模 塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2是DM-162的內(nèi)部顯示地址。表2 1602的內(nèi)部顯示地址12345678910111213141516序號(hào)000102030405060708090A0B0C0D

28、0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。在軟件中設(shè)置溫度的代碼是：30.0 C( 00110011B，00110000B，00101110B，00110000B，01000011B ); 37.0C( 00110011B，00110111B，00101110B，00110000B， 01000011B); 60C (00110110B，00110000B，01000

29、011B)。在液顯電路連接上，LCD1602顯示模塊可以直接和單片機(jī) STC89C5直接接 口，液晶顯示的 D0D7八個(gè)雙向端口接 STC89C5單片機(jī)的P0口的P0.0P0.7 單片機(jī)的P0 口可以作為通用的輸入，輸出端口使用，此時(shí)，若要驅(qū)動(dòng)NMOS或其他拉電流負(fù)載時(shí)，需外接上拉電阻，才能使該位高電平有效，所以中間接 10K的排阻，來(lái)決定顯示器高低點(diǎn)位，是否要顯示。由于VEE端接電源時(shí)接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì) 比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 鬼影”對(duì)比度過(guò)低會(huì)使屏幕模糊不清，所以使用時(shí)可以通 過(guò)一個(gè)10K的電位器來(lái)調(diào)整它的對(duì)比度。LCD1602的RS寄存器選擇端口接單片 機(jī)的P2.7

30、 口，通過(guò)軟件程序中對(duì)此端口的設(shè)置來(lái)決定選擇的寄存器。液顯的RW端口直接接地，因?yàn)槲覀儾恍枰x取內(nèi)部?jī)?nèi)容，高電平時(shí)進(jìn)行對(duì)輸入的數(shù)字信 號(hào)進(jìn)行讀數(shù)。使能E端接單片機(jī)的P2.6 口，使能端由高電平到低電平時(shí)開始執(zhí) 行命令，把讀數(shù)顯示出來(lái)。下圖3.8是LC D1602顯示電路的連接圖：VI1602LCDJ CD屏為中勺簡(jiǎn)OE i單片機(jī)v SNDXXXP1.0vccPl 1POOPLJPO 1P1.3P0.2P1.4PO 3P1.5P0.4P1.6P1 7PO JPD (5RESTP0.7P3 .0/RXDEAP3.1/TJALEP3.2/INT0SPENP3.3707717F3 .4/TOP2.fi

31、10U圖3.8 LCD顯示電路連接圖第四章軟件設(shè)計(jì)第五章小結(jié)5.1紅外測(cè)溫儀的使用注意事項(xiàng)1、必須準(zhǔn)確確定被測(cè)物體的發(fā)射率；2、避免周圍環(huán)境高溫物體的影響；3、對(duì)于透明材料，環(huán)境溫度應(yīng)低于被測(cè)物體溫度；4、測(cè)溫儀要垂直對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體表面，在任何情況下，角度都不能超過(guò)土26.56 ；5、不能使用于光亮的或拋光的金屬表面的測(cè)溫，不能透過(guò)玻璃進(jìn)行測(cè)溫;6、正確選擇跟離系數(shù)，目標(biāo)直徑必須充滿視場(chǎng)；5.2改進(jìn)方案由于普通紅外測(cè)溫儀只限于測(cè)量物體外部溫度，不方便測(cè)量物體內(nèi)部和存 在障礙物時(shí)的溫度，所以可以在其檢測(cè)頭部加一段光導(dǎo)纖維，并在其前端裝一 個(gè)小視角的透鏡，這樣被測(cè)物體的輻射能經(jīng)過(guò)透鏡到光導(dǎo)纖維內(nèi)部。

32、在光導(dǎo)纖 維里面經(jīng)過(guò)多次反射傳至檢測(cè)器。因?yàn)楣饫w可以自由彎曲，使輻射能自由轉(zhuǎn) 向，這就解決了物體內(nèi)部溫度的測(cè)量問(wèn)題，可以測(cè)量有障礙物擋住的角落等地 方的溫度。5.3推廣及使用由于SARS和H1NI甲流的出現(xiàn)，這樣，紅外測(cè)溫儀就用于人體溫度的測(cè)量 和大量人群的初步篩檢。但是非接觸式人體紅外測(cè)溫儀測(cè)量的是表體溫度而非 精確體溫，所以有關(guān)人體表面溫度和傳統(tǒng)的用體溫計(jì)測(cè)得的腋下溫度之間的相 關(guān)性還正在研究之中，且發(fā)表的相關(guān)文章少之又少。到目前為止，還沒有任何 結(jié)論性的證據(jù)表明，其中一種溫度可以可靠地、一致性地表示為另一種溫度。本文通過(guò)研究部分受試人員的溫度測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：手持式紅外側(cè)溫儀所測(cè) 得的人體表

33、面溫度和體溫（腋下溫度）相比較，其溫差因人體個(gè)體差異而一致性 較差。從本設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，如果將溫差判據(jù)確定為2C -4C時(shí)，將仍然有35%左右的人員漏查和不必要的進(jìn)一步待查。而按照現(xiàn)在一些相關(guān)單位暫時(shí)提 出的紅外測(cè)溫值修正1C-3C，那么可能漏查的人員更多！基于普朗克輻射理論的紅外非接觸測(cè)溫技術(shù)，由于被測(cè)物體均非物理憊義 上的黑體（發(fā)射率& =1而是灰體（發(fā)射率& （入R ，而被測(cè)物體的發(fā)射率 e （入，R,和輻射波長(zhǎng)入，輻射物體表面粗糙度R,被測(cè)物體的材料等有關(guān)，因而 其測(cè)溫的準(zhǔn)確度受到限制。相對(duì)于工業(yè)用途的紅外測(cè)溫來(lái)講，人體表面的紅外 測(cè)溫因每個(gè)人的個(gè)體差異較大（諸如人體自身對(duì)周圍環(huán)境溫

34、度的適應(yīng)調(diào)節(jié)能 力，皮膚狀況，化妝，出汗，膚色等），因而很難準(zhǔn)確地（標(biāo)準(zhǔn)體溫計(jì)的準(zhǔn)確度 為土 0.15C ）地給出人體溫度。參考文獻(xiàn)1 那彥電子及通信畢業(yè)設(shè)計(jì)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.2 程玉蘭紅外診斷實(shí)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.3 趙全利，肖興達(dá).單片機(jī)原理及使用教程（第二版）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，2008.4 彭承琳.生物醫(yī)學(xué)傳感器原理及使用M.北京；高等教育出版社，2000.5 何希才.傳感器及其使用實(shí)例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 黃賢武，鄭筱霞.傳感器實(shí)際使用電路設(shè)計(jì)M.成都：電子科技大學(xué)出版 社，1997.7 何志彪，黃光，易新建.熱

35、釋電紅外測(cè)溫方程的研究J紅外技術(shù)，1999.8 陳繼述.紅外探測(cè)器M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.9 胡乾斌，李光斌，李玲，等單片微型計(jì)算機(jī)原理和使用M.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1997.10 柳剛，黃竹鄰，周昊，王雙保，易新建.非接觸式紅外研制M.光電子科技 和信息，2005.11 陳永甫.紅外探測(cè)和控制電路M.北京：人民郵電出版社，2004： 290-320.12 何希才傳感器及其使用電路M.北京：電子工業(yè)出版社，2001： 746， 177191.13 馬殿閣.多路紅外溫度監(jiān)測(cè)儀J.電子測(cè)量技術(shù)，1993（3）： 5556.14 劉瑞新.單片機(jī)原理及使用教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社

36、，2005.7.15 無(wú)線電雜志社.無(wú)線制作精匯M.北京：人民郵電出版社，2005.16 趙亮.單片機(jī)C語(yǔ)言編程和實(shí)例M.北京：人民郵電出版社，2003.17 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2006.5.18 謝嘉奎.電子線路一一非線性部分（第四版）M.北京：高等教育出版社， 2000.在此我要感謝我的指導(dǎo)老師和專業(yè)老師， 是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能 夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無(wú)不傾注著老 師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神 使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也 學(xué)到了做人的道

37、理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深地敬意。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助， 有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以 在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。附錄1原理圖附錄2實(shí)物效果圖* * * W 壽 *寺正面圖wuyuQ-* * (ee09oa903tf 9a ;eQOQ3o0oau0a“0tt -,OUOQUUQOQQUUQ :OUOOWUOQ，O:乙“：反面圖 * * 附錄3程序/宏定義#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int/頭函數(shù)#in elude

38、 /全局變量定義float Temp;float HJTemp,MBTemp;/TN9溫度傳感器頭函數(shù)#i nclude /LCD頭函數(shù)#i nclude /按鍵sbit K =P1A5;sbit LR=PM2;sbit LG=P1A1;/主函數(shù)void mai n()/屏幕初始化In it_LCD();/開啟指示燈LR=1;LG=0;/開始按鍵while(K=1);/溫度顯示初始化Ini t_T();/循環(huán)讀碼while(1)/每讀一次LED閃爍一次LR=LR;/讀取目標(biāo)溫度TN_IRACK_EN();TN_GetData(0x4c);MBTemp=Temp;LR=LR;/讀取環(huán)境溫度TN_

39、IRACK_EN();TN_GetData(0x66);HJTemp=Temp;/顯示Display(MBTemp,HJTemp);/TN9.h/管腳定義sbit TN_ACK =P2A2;/* TN9 觸發(fā)*/sbit TN_Clk =P2A1;/* TN9時(shí)鐘線*/sbit TN_Data =卩2八0；/* TN9數(shù)據(jù)線*/uchar ReadData5;/* Function n ame:* Descripti ons:* in put parameters:* output parameters:* Retur ned value:TN_IRACK_EN(void)使TN9開始工作采集

40、環(huán)境溫度無(wú)無(wú)無(wú)*void TNRACK_EN(void)TN_ACK=O;* Function n ame:* Descripti ons:* in put parameters:* output parameters:void TNRACK_UN(void)使TN9關(guān)閉進(jìn)入測(cè)試模式 無(wú)無(wú)* Retur ned value:無(wú)*/void TN_IRACK_UN(void)TN_ACK=1;/* Function n ame:TN_ReadData(uchar Flag)* Descripti ons:使TN9關(guān)閉進(jìn)入測(cè)試模式* in put parameters:* output param

41、eters:命令標(biāo)志 0x4c工作溫度 0x66目標(biāo)溫度無(wú)* Retur ned value:無(wú)*void TN_ReadData(uchar Flag)uchar i,j;bit BitState=O;while(1)/*讀取1個(gè)字節(jié)*/while(TN_Clk);/*等待時(shí)鐘下降沿*/BitState=TN_Data;/*將一位數(shù)據(jù)傳至 DitState */ReadDataO= ReadData01;/*數(shù)據(jù)左移一位*/ReadDataO= ReadDataO|BitState;/*寫入新的數(shù)據(jù)*/while(!TN_Clk);/*等待上升沿*/if(ReadData0=Flag)/*等

42、待字節(jié)匹配*/break;if(ReadData0=Flag)/*如果第一個(gè)字節(jié)無(wú)誤開始讀數(shù)據(jù)*/for(j=1;j5;j+)/*讀取4個(gè)字節(jié)*/for(i=0;i8;i+)/*判斷八位數(shù)*/while(TN_Clk);/*等待時(shí)鐘下降沿*/BitState=TN_Data;/*將一位數(shù)據(jù)傳至 DitState */ ReadDataj= ReadDataj1;/*/*數(shù)據(jù)左移一位*/ReadDataj= ReadDataj|BitState;寫入新的數(shù)據(jù)*/while(!TN_Clk);/*等待上升沿*/else*/*如果有錯(cuò)就清空 for(i=0;i0;x_) for(y=110;y0;y

43、-);/LCD寫命令void write_com(uchar com)rs=0;lcde n=0;P0=com;delay_LCD(1);lcde n=1;delay_LCD(1);lcde n=0;/LCD寫數(shù)據(jù)void write_date(uchar date)rs=1;lcde n=0;P0=date;delay_LCD(1);lcde n=1;delay_LCD(1);lcde n=0;/初始化void In it_LCD()uchar num;Icde n=0;/屏幕初始化write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_c

44、om(0x01);write_com(0x80);/時(shí)間write_com(0x01);write_com(0x80);for(num=0;num 16 ;nu m+) write_date(table0 nu m);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num 16 ;nu m+) write_date(table1 nu m);/初始化void lnit_T()uchar num;lcde n=0;/屏幕初始化write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);/時(shí)間write_com(0x01);write_com(0x80);for(num=0; num 16; nu m+) write_date(table2 nu m);write_com(0x80+0x40);for(num=0; num 220.0|MT=0)if(MT10)temp=MT*10; write_com(0x80+9);write_date();write_date(); write_date(0+temp/10); write_date(.);write_da