毕业论文-基于单片机的红外温度测量系统含外文翻译

xx大学学士学位论文基于单片机的红外温度测量系统红外测温技术在生产过程中的产品质量控制和监测、设备在线故障的诊断、设备安全保护以及节约能源等方面发挥着重要作用。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号。红外检测器将吸收的辐射转化为热能，因此提高检测器的温度，并把温度变化数据转化成电子信号，放大显示出来。红外测温打破了传统的测温模式，并且具备远距离非接触式测量、回应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点，测量距离可达30米单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机，单片机在检测和控制系统中得到广泛的应本文主要介绍了利用单片机实现温度控制系统的设计过程，并基于单片机控制技术实现红外温度的测量，系统采用具有SPI(串行外围接口)接口的TN系列红外温度传感器来测量温度信号，可同时测量目标温度和环境温度，并将测量的数据送给SPCE061A单片机处理，之后送数码管显示，同时利用SPCE061A单片机的语音功能播报温度值。该温度计以其准确快捷的测量功能、清晰易懂的数字化显示方便人们日常生活使用，语音播报功能使其更加智关键词红外测温；TN9;单片机Infraredtemperature-measuringintheprocessofproductqumonitoring,equipmentsavingetcplaysaveryimportantrole.Temperatureofobjectsaboveabsolutezero,themoleculesareduetotheirownmoinfrareddetectorwecanchangethepowersignalswhichobjectsradiateintoelectricalsignals.Infrareddetectorwillabsorbtheradiationintoheat,therebyiInfraredtemperature-measuringbroketraditionaltemperaturemeasurementmodel,andlong-distancenon-contactmeasurement,tmeasurement,themeasurementrangeandsimultaneousmeasurementofenvironmentaltemperatureandtemperaturecharacteristdistancecanreach30meters.SCMhassmall,strongcontrolandautomaticcontrolofsingle-cThispaperintroducedtheuseofsinglechipmicrocomputertemperaturecontrolsystemdesignprocess,andbasofperipheryofinfraredtemperaturesensorTNseries,signalmeasuringtemperaturemeasuringtemperatureandenvironmentaofspeechbroadcastSPCE061Atemperature.Thethermometertoitsaccuratemeasurementofquick,transparentfunctionofdigitaldisplayconvenientPeople'sDailylife,speechfunctionmakesitmoreintelligentanduser-friendly.KeywordsInfraredtemperature-measuring;TN9;Single-chipMicrocontrollerxx大学学士学位论文摘要 I Ⅱ 11.1课题背景 11.2红外测温技术国内发展状况介绍 21.3红外测温技术国外发展状况介绍 21.4国内外红外测温技术发展状况比较 21.5论文主要研究内容 3第2章红外测温原理及相关器件介绍 42.1红外测温原理 42.1.1红外辐射基础理论 42.1.2非接触红外测温优点 72.2基于单片机的智能仪器设计方法 72.2.1智能仪器的组成及特点 82.2.2智能仪器的设计方法 92.3控制芯片模块介绍 2.3.1SPCE061A16位单片机介绍 2.3.2SPCE061A片内存储器结构 2.4本章小结 第3章系统硬件设计 3.1系统总体设计 3.2主控板设计 3.2.1主控芯片的选择 3.2.2主控板设计 3.3显示与键盘 3.3.1键盘与显示控制电路设计 3.3.2显示驱动电路设计 3.4控制接口设计 3.4.1红外测温模块接口设计 3.4.2键盘及显示接口设计 3.4.3辅助部分接口设计 3.6抗干扰设计 3.7本章小结 第4章系统软件设计 xx大学学士学位论文4.1系统软件结构 4.2系统主程序设计 4.3键盘扫描子程序 4.4测温子程序 4.5播报显示子程序 4.6中断服务程序 304.7本章小结 致谢 1第1章绪论随着人类社会的发展和科学技术的不断进步，科学技术正在改变着人类的生活习惯，在当今社会，生活的节奏在不断的加快，各种与生活相关的东西也在不断更新。譬如说体温计，温度是人体生命活动的基本特征，也是观察人体机能是否正常的一种生理信号。而传统的体温计多采用生物原理，根据水银随温度升降的热胀冷缩性质，通过读取刻度值来判断温度高低，有时由于光线较暗或其它因素的影响，使得观察者难以准确的判断。同时，这些温度计一般对单人单次测量在2-5分钟左右，其工作效率很低，也难以用于大量的人群排一旦有患者通过机场或车站人群密集的地方，疫情扩散范围会更为加大，在这种情况下，使用传统的水银体温计来排查是否有疑似患者途经则颇显捉襟见肘。红外测温为测量人体温度提供了快速、非接触测量手段，可广泛、有效地用于密集人群的体温测量。非接触红外测温计针对特定人群，比如儿童或老人，极其方便。且利用单片机技术开发的语音功能便可克服传统体温计的许多缺陷。它不但可以以数字的方式显示出测量结果，使测量过程变得直观，而且可以根据需要以语音播报出当前的温度值，除此之外，语音体温计还具有较高红外辐射这一物理现象起源于1800年，赫胥尔首先发现了红外辐射，经过几代科学家100多年的探索、实验与研究，总结出了正确的辐射定律，为成功地研制红外测温仪奠定了理论机车。直到本世纪50年代，红外技术才开始进入广泛应用的阶段[1。近代红外技术始于二战，推动技术发展的原因主要是由于军事上的迫切需要和航天工程的蓬勃开展。半个世纪以来随着光学技术、半导体技术、电子技术的发展，红外技术也日趋完善，其中红外测温技术也形成了红外测温作为一门新技术和新方法,它的出现是红外技术的发展结果。红术。近20年来,红外测温技术在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥了正在发挥着重要作用,逐渐被广泛应用于品的污染或损坏的情况下对生产过程中或仓库里的产品温度进行测量；在医学xx大学学士学位论文量。在这种背景下，使用方便、可快速对物体温度进行非接触、无损测量的红外测温技术就得到了极大的发展。若测温不仅限于某一点，而是一个区域，则红外测温技术也是一门很实用和前沿的技术，以此作为毕业设计，利于理论联系实际，形成个人在这一方面的知识体系，是对本科阶段学习内容的升华，特别是对单片机控制、传感器技术知识深入，它对学生自身综合素质与工程能力的培养也有重要意义。1.2红外测温技术国内发展状况介绍我国的红外技术研究起步于60年代，70年代后期开始了红外玻璃测温计的研究，但至今未形成系列产品，工业应用仅在近几年才开始。60年代我国研制成功第一台红外测温仪，1990年以后又陆续生产小目标、远距离、适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT-1200D型、HCW一Ⅲ型、HCW一V型；YHCW-9400型；WHD4015型(双瞄准，目标D40mm,可达15m)、WFHX330型(光学瞄准，目标D50mm,可达30m)。近年来随着我国工业迅速发展和产品更新换代的速度，对测温系统的需求量越来越大，尽管热电偶一类接触性测温传感器件仍具有很大的优势，但非接触性的红外测温技术正日益收到各行各业的注视和研究开发。国外的红外测温技术发展较早，技术比较成熟，红外测温产品种类繁多，测温精度及分辨率较高。国内生产红外测温仪的厂家和研究所有：上海自动化三厂、云南仪表厂、中国科学院自动化所、杭1.3红外测温技术国外发展状况介绍在国外，非接触红外测温技术的发展极为迅速：日本的千野、横河、松下、川崎、精工、北辰、米诺他等公司生产的简易辐射温度计具有较高的水平。美国生产的PM-20、30、40、50、HAS—201测温仪；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的应用。DL-500E可以应用于110～500kV变电设备上，图像清晰，温度准确。红外热像仪，主要有日本TVS-2000、研制出各种便携式辐射温度计，如RAYTEK公司的Ranynger系列、WAHL公司和德国的IKE公司生产的红外测温仪都具有较高的准确度。1.4国内外红外测温技术发展状况比较相比之下，国内红外测温技术相对来说技术落后，产品种类比较单一，测温精度及测温分辨率也不如国外产品在技术性能上国内产品与国外产品相比还有一定差距，但随着红外产品在国内应用得更加普及，会有更多厂家和科研机构进行这方面的研究，会推动我国红外测温产品性能的提高，以满足工农业生3本论文主要研究基于单片机控制技术实现红外温度测量，主要研究的内容包括：红外测温原理及方法，单片机控制技术、系统的硬件设计和测温软件设以单片机为控制核心，设计完成基于单片机的红外温度测量系统，采用红外温度探测技术实现对测量目标的非接触温度实时测量。完成测量系统的硬件设计和主要的测量软件设计要求进行了合理的分析与论证，最终，选取最合适的红外温度传感器为设计所用。在以往的实时控制领域中，常规方式是采用上、下位机的模式。上位机一来随着微电子技术、计算机技术以及软件技术的发展，这种模式正逐渐被嵌入嵌入式实时操作系统，面向具体应用编写应用程序，形成完整的实时控制系xx大学学士学位论文4红光红光第2章红外测温原理及相关器件介绍红外技术时代的到来已经打开了多种多样应用的大门，它们包括了光电子器件、电光器件、通信系统、高分辨率成像传感器以及一大批其他商用和军用传感器。在把红外技术应用于各种器件与系统之前，了解红外辐射理论是极为红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。红外辐射也称红外光，其波长从0.75μm到1000μm。红外光在电磁波普中的位置如图2-1所示。见近红外中红外远红外图2-1红外光在电磁波谱的位置在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段称为可见光波段，而把波长从0.75至1000微米的电磁波称为红外波段，红外波段的短波端与可见光红光相邻，长波端与微波相接。可见光辐射主要来自高温辐射源，如太阳、高温燃烧气体、灼热金属等，而任何低温、室温或加热后的物体都有红红外线是电磁波谱的一个部分，这一波段位于可见光和微波之间。红外光的最大特点就是具有很强的光热效应，是光谱中最大的光热效应区。红外光在5光谱区中位于可见光之外，是一种不可见光。和所有的电磁波一样，它也具有反射、折射、干涉、吸收等性质。自然界中任何物体，只要其温度在绝对零度之上，都会因自身的分子运动而产生红外辐射，红外辐射的强度与物体的温度1.红外辐射的发射及其规律先简单介绍一下黑体的红外辐射规律。所谓黑体，简单讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说全吸收。显然，因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1),所以，黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。下面，我着重介绍其中的三个基本定律。(1)辐射的光谱分布规律-普朗克辐射定律一个绝对温度为T(K)的黑体，单位表面积在波长a附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)M列关系见式(2—1):式中c,,c,分别为第一、第二辐射常数。普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础。(2)斯蒂芬—玻尔兹曼定律：物体的总辐射率，即单位面积发射总功率与黑体温度的四次方及材料表面的发射率成正比。数学表示见式(2—2):其中：σ=5.67×10-w/m²·K⁴,为Stefan-Boltzmann常数，ε为材料表1879年斯蒂芬从实验上总结而得到该公式，1884年玻耳兹曼从理论上证明斯蒂芬-玻耳兹曼定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且，黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。那么,我们可以想象一下，如果能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，不是就能确定黑体的温度了吗?因此，斯蒂芬-玻耳兹曼定律是所(3)辐射的空间分部规律——朗伯余弦定律所谓朗伯余弦定律，就是黑体在任意方向上的辐射强度与观测方向相对于辐射表面法线夹角的余弦成正比见式(2—3):xx大学学士学位论文此定律表明，黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。因此，实际做红外检测时。应尽可能选择在被测表面法线方向进行，如果在与法线成o角方向检测，前面所说的辐射定律是对理想辐射源-黑体而言的，黑体的发射系数为1。自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体，它们的发射系数都小于1。这些收、反射或透过红外辐射。根据基尔霍夫定律，在热平衡状态下，物体辐射的功率等于它吸收的功率。物体的辐射率、反射率和透过率总和为1。用公式表实验表明，实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。这里，我们引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。这个辐射系数，就是常说的发射率，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体德国物理学家基尔霍夫通过实验发现：在相同的温度下，各种物体在同一波长的发射率与吸收率的比值都相等，并等于该温度下黑体在同一波长的发射率。数学表示见式(2—4):下的本领，为常数。该定律指出物体发射本领和吸收率之间的普遍关系，通俗综合称谓，它构成生物体周围的生物信息场。科学研究表明，生物体(包括人体)可产生温度场、电场和磁场等，统称为生物信息场，可以用物理学中的电生物波谱的波长覆盖范围在电磁波谱中的紫外线到弱微波之间，人体的生物波谱则主要在红外线到弱微波区域，尤其集中在红外线波段范围。因此它遵生物波谱的这种物理信息的存在、变化是与生物体自身功能状态密切相关7在人体生物信息场已知物理参数的实验测量中，对辐射能量比较集中的波温度及辐射率有关。活体皮肤光谱范围约为3-50μm,其中8-14μm波段的辐射量占总能量的46%,峰值波长约为9.5μm,虽然人体生物波谱分布范围较宽，从可见光到微波波段，但在非能量集中区域，信号强度较低，尤其在远端0.98,近似为黑体。根据普朗克定律，围内，根据Wien定律λm·T=2898(Kμm),人体皮肤辐射的峰值波长约红外测温不需要与被测温度场的内部或表面，因此，不会干扰被测温红外测温不象热电偶、温度计那样，需要与被测量体接触以达到热平衡4.准确度高测温系统并不处在较高或较低的温度场中，而是工作在正常的温度或测量系统微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命的影响。微处理器在20世纪70年代初期问世不久，就被引进电子测量和仪器领域，所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。在这之后，随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步的发展，电子测量与仪器和计算机技术的结合就愈加紧密，形成了一种全新的微型计算机化仪器。目前，人们习惯将这种内含微型计算机并带有相关通信接口的电子仪器称8以单片机为核心的智能测量仪器的基本组成如图2-2所示。单片机是仪器的主体，对于小型仪器来说，单片机内部的存储器已经足够；大型仪器要进行复杂的数据处理，或者要完成复杂的控制功能，其监控程序较大，测量、处理的数据很多，这是需要在单片机外部扩展片外存储器，被测量的模拟信号经过A/D转换之后，通过输入通道进入单片机内部；单片机根据由键盘置入的各种拟电压。通信接口的功能是通过接口总线与其他仪器甚至计算机作远距离通A/D图2-2智能仪器通用结构框图现在传感器也正在受着微电子技术的影响，不断发展变化。传感器正朝着小型、固态、多功能和集成化的方向发展。有许多国家正致力于将微处理器与近20年来，由于微电子学的进步以及计算机应用的日益广泛，智能化测量控制仪表已经取得了巨大的进展。从技术背景上来说，硬件集成电路的不断发xx大学学士学位论文9系统的功耗只是普通TTL系统功耗的1/10,采用这种CMOS芯片组成的智能化测量控制仪表可以采用干电池供电，从根本上解决了市电干扰的问题。同时还智能仪器是以微型计算机为核心的电子仪器，它不仅要求设计者熟悉电子仪器的工作原理，而且还要求掌握微型计算机硬件和软件的原理。因而其设计不能完全沿用传统电子仪器的设计方法和手段。为了保证仪器的质量，提高研制效率，设计人员应该在正确的设计思想指导下，按照一个合理的步骤进行开发。设计研制一台智能仪器的一般开发过程如图2-3所示。各主要阶段的设计原则和工作内容简要概述如下。1.确定设计任务首先根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标。设计任务说明书是设计人员设计的基础，应2.拟制总体设计方案这个阶段，设计者首先依据设计的要求和一些约束条件，提出几种可能的方案。每个方案应包括仪器的工作原理，采用的技术，重要元器件的性能等；接着要对各方案进行可行性论证，包括对某些重要部分的理论分析与计算以及一些必要的模拟实验，来验证方案是否能达到设计的要求；最后再兼顾各方面因素选择其中之一作为仪器的设计方案。在确定仪器总体设计方案时，微处理器的选择非常关键。微处理器是整个仪器的核心部件，应从功能和性能价格比3.确定仪器工作总框图当仪器总体方案和选用的微处理器的种类确定之后，就应该采用自上而下的方法，把仪器划分成若干个便于实现的功能模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。4.硬件电路和软件的设计与调试一旦仪器工作总框图确定之后，硬件电路和软件的设计工作就可以齐头并进。硬件电路设计的一般过程是：先根据仪器硬件框图按模块分别对个单元电路进行电路设计；然后再进行硬件合成，即将各单元电路按硬件框图将各部分电路组合在仪器，构成一个完整的整机硬件电路图。在完成电路设计之后，即可绘制硬件原理图，然后进行装配与调试。软件设计一般按列步骤进行：即先分析仪器系统对软件的要求；然后在此基础上进行软件总体设计，包括程序总体及污垢设计和对程序进行模块化设计，模块化设计即将程序划分为若干个相对独立的模块；接着画出每一个专用程序模块的详细流程图，并选择合适的语言编写程序；最后按照软件总体设计时给出的结构框图，将各模块入口、出口及对硬件资源占用情况。设计任务下达编写任务说明书拟定总体设计方案选择处理器芯片权衡硬、软件比例电路硬件设计系统软件设计硬件电路调试软件程序调试装配样机、软硬联调样机性能指标测试N性能是否Y编制技术文件、转产图2-3设计研制智能仪器的一般过程从设计任务及要求来看，整个设计要求我们完成一个基于单片机的红外温度测量系统的设计。这个温度测量系统能够通过按键来启动红外测温，之后需要将测温数据送单片机处理，得到温度值；这一温度值又需要显示并且语音播xx大学学士学位论文报出来，从而实现其智能化和人性化。从这一分析来看，整个系统需要这样几个功能模块：单片机主控模块、红外测温模块、键盘显示模块以及语音输出模块。其中单片机机型的选择至关重要，因为它的选择关系到整个系统的复杂和2.3.1SPCE061A16位单片机介绍SPCE061A是继μ'nSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的闪存(FLASH)。较高的处理速度使μ'nSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。0.32MHz～49.152MHz;可编程音频处理；内部震荡，外接晶体振荡器；系统处于备用状态下(时钟处于停止状态),耗电仅为2μA3.6V;2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值);2个10位DAC(数-模转换)输出通道；32位通用可编程输入/输出端口；14个中断源可来自定时器A/B,时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；具备触键唤醒的功能；使用凌阳音频编码SACMS240方式(2.4K位/秒),能容纳210秒的语音数据；锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；32768Hz实时时钟；7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能；具备串行设备接口；具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；内置在线仿真电路ICE(In-C基于单片机系统内部ROM、RAM存储器的编址有两种方式：一种是ROM、RAM、I/O统一编址；另一种是独立编址，称为哈佛结构。SPCE061A是存储器统一编址的存储结构。其片内存储器地址映射如图2-4所示。0x0700~0x07FF地址是2K字的SRAM(包括堆栈区)。0x7000~0x7FFF地址是I/O和系统端口，也是专用的控制设置寄存器和输入/输出口地址，与51的特殊功能据村其的作用类似。0x8000~0xFFF5地址是32K字闪存(FlashROM),作为程序和有关数据的OXFFF6~0xFFFF地址是中断向量入口地址。该单片机复位后PC的数值被置为0x8000,程序由此开始执行。OXFFF5保留空间I/O端口系统端口32K字FlashROM中断向量RAM一般分为动态存储器(DRAM)和静态存储器(SRAM)两大类。刷新电路，可提高整体的工作效率。缺点，集成度低，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。SPCE061A的读堆栈是一个区域，用来存放因中断或子函数调用等而需要保存的一些数按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式，如图2-5所示。它主要用于子程序调用及返回和中断处理断电的保护及返回。堆栈的最大容量范围限制在2K字SRAM内，即其地址是在从0x07FF~0x0000的存储器范围中。值得注意的是，堆栈的生长方向是自顶向下的，SPCE061A系统复位xx大学学士学位论文POP后SP加1栈顶本章主要介绍了红外测温技术的基本原理以及本设计中所需用到的模块器件工作原理，第一部分介绍了红外技术的基本理论基础和红外光测温原理。第二部分介绍了核心控制模块的工作原理，为下一章系统硬件设计提供依据。第3章系统硬件设计本系统采用基于单片机智能化仪器的设计方法，实现了模块化的系统结构设计。系统的基本构成如图3-1,系统由红外测温模块、控制模块、键盘及显示SPCE061A图3-1系统总体设计框图SPCE061A单片机作为整个系统的控制中心，负责控制启动温度的测量、接受测量数据、计算温度值，并根据取得的键值控制播报显示过程，同时通过音频输出通道播报温度值；红外测温模块负责温度的测量、采集，并将采集数的显示。通过按键启动红外测温模块，测量结束返回测量结果，待MCU运算处理得出目标温度和环境温度后将温度对结果进行语音播报。利用键盘可以控键，仅测量、播报和显示目标温度；按K3键，仅测量、播报和显示环境温度。近10余年来，随着超大规模集成电路技术日新月异的发展，这类8位/16位单片机的性能又有了很大的增强，仍然保持着智能仪器主机电路主流机型的地位。我们知道方案选择的关键是单片机机型的选择。目前市场上主流单片机是8位和16位的单片机，而且现在主要都是采用带有闪存或其他功能的新型单片机，如8位的有美国Atmel公司的AT89C51、AT89S51等，PHLIPS公司的样也可以采用其它的8位单片机实现，方案结构如图3-2所示。过内部语音算法将结果播报出来。方案结构如图3-3所示。SPCEO61A比较方案一和方案二：方案一采用8位单片机，资源比较适中，但是如果需要实现语音功能则比较困难，扩展电路比较复杂，而且还需要专用的仿真器；方案二采用SPCE061A单片机，该16位单片机运算能力强，操作简单，而且带有语音功能，可以非常快捷地实现语音输出功能，提高了集成度，并且能系统的显示方案有数码管显示和液晶显示，本设计中我们采用数码管来显示。台湾凌阳公司同时开发了很多功能模块，可供我们选择，为我们完成红外测温计的设计提供了很多便利。本设计中主要采用了其生产的61板、红外测温xx大学学士学位论文VCP坚VCP坚主控板设计是基于SPCE061A精简开发板开发设计完成的。是以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的精简开发一仿真一实验板，是“凌阳科技大学计划”专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。61板除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、音频电路(含MIC输入部分和DAC音频输出部分)、复位电路等，采用电池供电，方便随身携带。61板上有调试器接口(Probe接口)以及下载线(EZProbe)接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合unSPIDE,可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。另外，61板体积小、价格相对较低、采用电池供电，携带十分方便。PLL的最小系统如图3-4所示，本系统以SPCE061A单片机为主控芯RESETVDDY1OSaOSaSVSSDACDAC2VRTPADVRTPAD(VEXVDDICEENICE_SCKVSS26DAC2VREF2MICSAVSSIVSSVgpVSSVgpp二NCSRARYRpBNCSRARYRpBVDDICECKNCVDDHPVINDACPVINDAC1DAC2AGCMICOUTMICNPFUSENCMICPNCMICPSSAEVOISSAEVOILVOIvssH6SYLVOIvssH6SY号AVSNICZVOIZVOITOA6ToA7人治省VDDHNCNCPVPPIOB14IOBI5VSSROMTIOA15IOA13IOA12IOA11IOA10IOA9vss68IOBI167IOBI264IOBI563SLEEP5410A9D1AAVDDDxALEDRESBVSS图3-4SPCE061A最小系统而核心控制模块实际上就是SPCE061A单片机的最小系统。在主芯片的OSC0、OSC1端接上晶振及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容电阻后，即可构成SPCE061A最小系统，最小系统主要包括xx大学学士学位论文SPCE061A芯片及其外围的基本电路：晶振输入电路(OSC)、锁相环电路(PLL)、复位电路(RESET)、指示灯(LED)等，这些电路都做在61板中。3.3.1键盘与显示控制电路设计本设计中采用6位数码管显示，3个按键控制。整个电路我们采用凌阳公司的LED键盘显示模块。设计中用到的硬件电路如图3-5所示。LED显示及键盘模块基本特性和主要功能如下：1.LED键盘模块采用DC5V供电，也可以采用DC3.3V供电；2.扩展了6位8段数码管，显示范围为-99999～999999;3.8个发光二极管，可作为显示状态信息使用；4.8个按键，可以组成1×8键盘也可组成2×4键盘；5.一个电位器，可以提供0～5V的模拟电压信号或者0～3.3V的模拟电压，在本设计中只用到了三个按键和六位数码管显示，下面简单介绍一下用到管的C极。若IN脚输入高电平，对应的OUT脚接地；IN脚输入低电平，对应号，输入信号高电平有效。共阴极2位数码管。其中a～dp为数码管的段信号，G1、G2为2位数码管的位信号。段信号高有效，位信号低有效。3.LG5643EH共阴极4位数码管。其中a～dp为数码管的段信号，d1、d2为时钟冒号的段信号；G1～G4为4位数码管的位信号，G5为时钟冒号的位信号。段信号高有效，位信号低有效。该红外测温系统主要由SPCE061A精简开发板、具有SPI接口的TN系列红外测温模块、键盘显示模块以及电源和扬声器组成，系统结构与连接图如图3-6所示。红外测温VDCGAIOA15IOA13IOB0~IOB7VDD888DIG1~DIG8键盘显示ROW1扬声器图3-6系统硬件接口设计图本设计的红外测温传感器采用TN系列红外测温模块，红外测温模块参数如表3-7所示。红外测温模块采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温测量范围-33～220℃工作温度-10～50℃精度(25℃)分辨率0.05℃响应时间0.5秒距离系数D:S发射率0.01～1波长电源3V～5V尺寸35×14×12mmxx大学学士学位论文测量回应时间大约为0.5s,而且，它具备SPI接口，可以很方便地与传输数据。红外测温模块结构框图如图3-8所示。VDTNTN红外测温模块GA图3-8红外测温结构框图五个引脚功能介绍：V为电源电压引脚VCC,VCC一般为3V到5V之间的电压，一般取VCC为3.3V;D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为2KHzClock输出引脚；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。红外测温模块的时序图如图3-9所示，为SPI数据格式，在CLOCK的图3-9红外测温模块时序图下降沿接收数据，一次温度测量需接收5个字节的数据，这五个字节中：Item为0x4c表示测量目标温度，为0x66表示测量环境温度；MSB为接收温度的高xx大学学士学位论文八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum=Item+MSB+LSB;CR为结束标志，当CR为0x0dH时表示完成一次温度表示结束码。无论测量环境温度还是目标温度，只要检测到Item为0x4cH或0x66H同时检测到CR为0x0dH,它们的温度的计算方法都相同。计算公式为(3—1):其中Temp为十进制，而测量结果为16进制，把它直接转换为十进制即可。比如MSB为0x14H,LSB为0x2aH,测量结果为0x142aH,十进制表示为5162,则测得温度值为5162/16-273.15=49.475℃。红外测温模块与SPCE061A采用同步串行的通信方式。串口进行通信的方式有两种：同步通信方式和异步通信方式。所谓同步通信是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相信始终保持一致(同步),这就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。同步通信把许多字符组成一个信息组，或称为信息帧，每帧的开始用同步字符来指示。由于发送和接收的双方采用同一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位。同步通信方式要求通信双方以相同的时钟频率进行，而且准确协调，通过共享一个单个时钟或定时脉冲源保证发送方和接收方的准确同步，效率较高。异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符异步通信方式不要求双方同步，收发方可采用各自的时钟源，双方遵循异步的通信协议，以字符为数据传输单位，发送方传送字符的时间间隔不确定，发送效率比同步传送效率低7]。红外测温模块引出5个引脚，其中引脚V和引脚G分别接电源和地即可；引脚D接SPCE061A的IOA15,传输给SPCE061A测量数据；引脚C接SPCE061A的IOA14,则通过IOA14就可以检测到红外测温模块时钟；引脚A接SPCE061A的IOA13,这样只要从IOA13输出低电平，就可以启动测温。红外测温模块将测得的数据通过引脚D连接IOA15传输给SPCE061A,采用串行同步通信方式，其采用的差错校验方法为累加和校验，累加和校验是指发送方将所发送的数据块求和tl],并将“校验和”附加到数据块末尾，接收方接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与发送方的”校验和”时行比较，相符则无差错，否则即出现了差错。“校验和”的加运算可用逻辑加，也可用算术加。累加和校验的缺点是无法检验出字节位序(或1、0位序不同)的错误。xx大学学士学位论文GNDGND按键和显示功能采用配套的LED键盘模组实现，其中按键选择1×8独立按键，显示采用6位8段数码管动态显示。在连接时要注意：按键公共端都接VCC,在键盘模块上注意把ROW1和ROW2用跳线短接起来。IOB口高八位连接8个按键的COL8~COL1,IOA口低八位控制数码管的段信号，IOB的低八位分别控制数码管的位信号、发光二极管的公共端和第4位数码管后时钟冒号DDP的位信号，其中IOB的低六位控制位信号DIG1~DIG6,IOB6控制发光二极管的公共端(本设计中没有用到发光二极管模块),IOB7控制第4位数码管后时钟冒号DDP的位信号，该信号低电平有效，配合时钟冒号DDP的段信号就可以点亮或者熄灭时钟冒号。电源与SPCE061A的连接方式，SPCE061A的内核供电为3.3V,而I/O端口可接3.3V也可以接5V,所以在电源模块中有一个端口电平选择跳线，由于本系统需要的端口高电平为3.3V(红外测温模块和LED键盘模块的供电电压都可为3.3V),所以在正常工作状态下，将跳线连接为3.3V的供电状态即可。但向SPCE061A的ROM中加载程序时需要更高的电压，所以在加载程序时，跳线连接为5V的供电状态。SPCE061A的内核供电为3.3V,而I/O端口可接3.3V也可以接5V,所以在电源模块(61板上)中有一个端口电平选择跳线，如图3-3中的J5,此图为61板上的电源模块图。由于本系统需要的端口高电平为3.3V(红外测温模块和LED键盘模块的供电电压都可为3.3V),所以图3-10当中的J5跳线需要跳VDD_AVDD_PVINVDD十CoN2VsSVSVDDHIN4004D3IN4004C36VO220u223图3-10电源模块该系统以16位单片机SPCE061A作为控制核心，由于红外测温模块具有xx大学学士学位论文SPI接口，故可以直接与单片机的I/O口相连接，不需要信号放大及调理电路。键盘电路可以控制温度的测量，并把测得的温度通过数码管显示出来。扬声器可以实现温度的语言播报，超过设定值会自动报警。电源模块为整个系统提供电源，该电源模块为三节五号电池及电池盒组成。3.6抗干扰设计watchdog,中文名称叫做“看门狗”,全称watchdogtimer,从字面上我们可以知道其实它属于一种定时器。然而它与我们平常所接触的定时器在作用上又有所不同。普通的定时器一般起记时作用，记时超时(TimerOut)则引起一个中断，例如触发一个系统时钟中断。windows用windows的Timer,windowsTimer的作用与时器在功能上是相同的，只是windowsTimer属于软件定时器，当windowsTimer记时超时则引起App向System发送一条消息从而触发某个事件的发生。我们从以上的描述可知不论软件定时器或硬件定时器他们的作用都是在某个时间点上引起一个事件的发生，对于硬件定时器来说这个事件可能是通过中断的形式得以表现，对于软件定时器，这个事件则可以是以系统消息的形式得以表现。正如本文开头所讲的，watchdog本质上是一种定时器，那么普通定时器所拥有的特征它也应该具备，是的，当它记时超时时也会引起事件的发生，只是这个事件除了可以是系统中断外，它也可以是一个系统重起信号(ResetSignal),可以这么说，能发送系统重起信号的定时器我们就叫它watchdog。SPCE061A的WatchDog的清除时间周期为0.75s。因为WatchDog的溢出复位信号WatchDog_Reset信号，如图3-11所示。4HzWatchDogResetWatchDogClear图3-11WatchDog的结构和信号时序的看门狗功能是上电自动使能，不能够被屏xx大学学士学位论文蔽。因此在使用时，在0.75s硬件看门狗是利用一个硬件定时器来监控主程序的运行，也就是说，在主程序的运行过程中，必须在给定时间到来之前对定时器进行复位。本章在开始首先介绍了该系统的工作原理，即以SPCE061A为控制中心，负责控制启动温度的测量、接受测量数据、计算温度值，并根据取得的键值控制播报显示过程，同时通过音频输出通道播报温度值。然后介绍系统设计所遵循的一般原则，智能仪器的设计方法。最后根据这样的方法对本设计进行硬件第4章系统软件设计根据结构化程序设计的要求，编程时采用模块化和结构化编程，以主程序和子程序调用为软件设计的主要手段，软件系统的结构反映为主程序和子程序的调用和被调用关系。调用关系通过参数的传递和返回计算结果来实现。采用条件连接、循环连接、中断/事件方式的结构化连接方式。这种主程序与子过程风格的优点就是几乎所有的程序设计语言都对此提供了支持，并以函数、过程、库、包等形式出现。程序中需要多次执行的代码，可以使用函数或子过程的形式，提高代码的使用率，减少内存的使用1101。软件结构主要包含以下的程序模块：主程序模块、测温程序模块、播报显示程序模块以及中断程序模块。4.2系统主程序设计主程序流程图如图4-1所示：初始化红外测温模块，根据硬件设计中的红外测温模块与SPCE061A的接口设计将红外测温模块的端口映像到SPCE061A的特殊功能寄存器中。初始化键盘，初始化IOB口的高八位为带下拉电阻的输入口。将特殊功能寄存器初始化，至此系统的初始化工作完成。接下来是人-机接口的软件设计，即对按键操作的识别与分析，在这里调用键盘扫描子程序来判断是否有键按下，若有键按下则识别出是哪个键被按下并求出被按下键的键值。时，以保证对用户的每一次按键都能做出响应；二是扫描不能占用过多的时闲情况，选择适当的键盘工作方式。键盘有三种常用的工作方式：编程扫描工作方式、中断工作方式和定时扫描工作方式。在本设计中采用的是编程扫描工作方式，这种方式也叫做查询方式，踏实利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描程序，以响应键盘输入的要求。当CPU在运行其他程序是，它就不会再响应键输入要求，因此，采用该方式编程时，应考虑程序是否能对用户的每次按键做出及时响应。通过人-机接口有命令发出时，则要启动测温子程序，判断是否测量到目标温度或环境温度，是则依次取第二个字节数据和第三个字节数据，如果第五个字节数据为0x0d,则在证明读到正确数据，根据温度计算公式计算温度值，并给返回变量赋0,表明已经读到正确的温度值；否则直接返回。获得温度值后就需要将信息显示给用户，通过显示及播报子程序即可实现，根据硬件设计IOA的低8位与数码管的段控制引脚连接，IOB口的低8位与数码管的位控制引脚连接，这样在软件设计上对特殊功能寄存器的操作就相当于对数码管显示的操作。开始初始化测温模块扫描键盘取键值NN按键为K2?NNNNYYYYNY因为系统的硬件并不复杂，而且集成度较高，因而很多功能都需要软件编xx大学学士学位论文程来实现，所以系统中涉及的软件程序较多，需要很多实现独立功能的子程序。系统软件结构图如图4-2所示，图中可以看出各文件之间的调用关系。TNDriverUser.c文件里包含了TNIRGetData函数合一个延时函数，TNIRGetData函数的功能是读取测量结果并计算温度值。这是一个用户端函数，直接调用TN_IR_GetData函数就可以得到测量数据。TNRFDriver.asm文件是底层驱动文件，包含了红外模块初始化函数函数用来启动测温，TNReadData函数用来读取测量数据。F_TempplayAndShow就可以播放并且显示已经计算好的温度值。Key.c是一个键盘底层驱动文件，包含键盘控制端口初始化函数Key_Init和键盘扫描函数KeyScan函数。Dig.asm是数码管底层驱动文件，包含数码管控制端口初始化函数DIGInit,设置数码管的某一位的显示内容函数DIGSet,设置所有数码管的显示内容函数DIGSetAll,获取某一位数码管的显示内容函数DIGGet,获取所有数码管显示内容函数DIGGetAll,数码管显示函数DIGDrive,停止数码管显示函数DIG_Off和恢复数码管显示函数DIG_On。isr.asm文件里定义了各个中断函数，其中在_FIQ中断服务函数里调用F_FIQ_Service_SACM_S480函数播放语音，在_IRQ4的4KHz中断里调用数码管显示函数DIGDrive实现数码管的动态刷新显示。main.c文件里包含了main()一个函数，函数调用键盘扫描程序扫描键盘，根据返回的键值，调用TN_IR_GetData得到测量数据，计算成温度值后进行播4.3键盘扫描子程序按键输入，采用两次测度按键输入的方法来消除按键抖动。由于机械触点的弹性作用，在键被按下或弹起时会出现电压都会出现抖动，如图4-2所示。为保证按键识别的准确，必须进行去抖动处理，常用的方法有硬件和软件两种方法。硬件方法是在按键处加去抖电容，软件上可以用以延时程序也可以采用多次测读的方法，多次测读键值都一样时，说明是稳定的键值。本设计中采用两次测读，键盘扫描程序函数如下：unsignedintuiTemp;uiData=uiData&0xff00;uiTemp=uiTemp&0xff00;//仅取高八位有效值//两次读数不相等，则置返回值为0调用键盘扫描程序扫描键盘，根据键值散转：如果第一个键(K1)按下，调用测量温度程序测量，判断是否正确测到目标温度，否则继续测量，直到测量到正确的数据；是则播放并显示目标温度值。然后再调用测量温度程序测量，判断是否正确测量到环境温度，否则继续测量，直到测量到正确数据；是则播放并显示环境温度值；如果第二个键(K2)按下，调用测量温度程序测量，判断是否正确测量到目标温度，否则继续测量，直到测量到正确数据；是则播放并显示温度值；如果第三个键(K3)按下，调用测量温度程序测量，判断是否正确测量到环境温度，否则继续测量，直到测量到正确数据；是则播放并显示温度值；如果没有键盘按下，则返回重新扫描键盘。4.4测温子程序主程序中，调用了测温程序，其流程图如图4-3所示。程序中定义了一个返回变量，根据这个返回变量在主程序中可以根据该变量判断是否测量到正确数据；调用启动测温程序启动测温；调用读测量数据程序读取测量数据；判断第一个字节数据是否为0x4c或0x66,也就是判断是否测量到目标温度或环境温度，是则依次取第二个字节数据和第三个字节数据，如果第五个字节数据为0x0d,则在证明读到正确数据，根据温度计算公式计算温度值，并给返回变量赋0,表明已经读到正确的温度值；否则直接返回。开始定义返回变量，并赋一个不为0的数节数据为0x4cY数据为0x0d?Y返回变量赋0NN返回图4-3测温程序流程图4.5播报显示子程序该系统采用自动播报方式，播报显示程序流程图如图4-4所示，百位显示在第二位数码管，十位显示在第三位数码管，个位显示在第四位数码管，小数点后第一、二分别显示在第五、六位数码管。Y温度值为0?NY为0?N播报“0”显示“0”YYY为0?为0?NIVNIVN显示十位数N播报“百”播报十位数播报“十”显示个位数据显示个位数据度”xx大学学士学位论文该系统中用到了两个中断，一个是FIQ中断，在这个中断里调用F_FIQ_Service_SACM_S480函数进行语音解码播报；另一个是用到的中断是IRQ4_4KHz,按照显示方式，七段LED显示系统有静态显示和动态显示之分。在静态显示系统中，每位显示器都应有各自的锁存器、译码器(若采用软件译码，译码器可省去)与驱动器，用以锁存各自待显示数字的BCD码或反码。因此静态显示系统在每一次显示输出后能够保持显示不变，仅在待显示数字需要改变时，才更新其数字显示器中的锁存的内容。这种显示优点是占用机时少，显示稳定可靠。缺点是当显示的位数较多时，占用的I/O端口较多。在动态显示系统中，微处理器或控制器应定时地对各个显示器进行扫描，显示器件分时轮流工作，每次只能使一个器件显示，但由于人的视觉暂留现象，仍感觉所有占用机时长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。但随着大规模集成电路的发展，目前已有采用硬件对显示器进行自动扫描的专用显示芯片，使用电路既简单又占用时机少。在这里用IRQ4_4KHz中断用于刷新显示。本章主要介绍了系统软件设计的流程，按照模块化的设计思想，介绍了系统的软件结构，阐述了各个功能模块之间的关系。将该设计的软件部分分为一下几个功能模块，即主程序部分、键盘扫描程序、测温程序、播报显示程序、xx大学学士学位论文智能仪器的主要特征是以微处理器为核心进行工作，因而智能仪器具有强大的控制和数据处理功能，使测量仪器在实现自动化，改善性能，增强功能以及提高精度和可靠性方面发生了较大的变革。本文较完整地讨论了红外测温技术的发展状况、理论基础及利用单片机实现红外测温的方法，克服了传统的测温模式弊端，且具备回应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点。1.红外测温技术国内外发展状况，并将两者进行了对比，相比之下，测温精度及测温分辨率也不如国外产品在技术性能上国内产品与国外产品相比还有一定差距，但随着红外产品在国内应用得更加普及，会有更多厂家和科研机构进行这方面的研究，会推动我国红外测温产品性能的提高。2.红外测温的原理，主要根据著名的斯蒂芬-玻耳兹曼定律物体的温度越高,在相同的辐射率情况下，其辐射度越高，也就是说表面辐射出来的能量就越多，依照这一定律，随着红外材料制造技术和微电子技术的发展与开发应用，红外辐射测温技术获得了迅速的发展，被越来越广泛地使用。3.系统硬件设计，以SPCE061A为控制中心，负责控制启动温度的测量、接受测量数据、计算温度值，并根据取得的键值控制播报显示过程，同时通过音频输出通道播报温度值。4.系统软件设计，按照模块化的设计思想，将该设计的软件部分分为一下几个功能模块，即主程序部分、键盘扫描程序、测温程序、播报显示程序、中本系统通过按键操作，并能显示和播报测量温度，操作非常简单，具有较好的人机接口，这些特点克服了传统测温计的诸多不便。与此同时，该系统存在一些缺点如：传感器本身不宜迅速在两种温差较大的环境中测量，这样会使测量不够准确；系统的软件功能模块还需要进行优化。今后的工作还应该在以细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是x治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学正因为如此我才能顺利的完成设计。最后，特别要感谢最后要感谢我的家人，他们一直在背后支持我的学业，给予我殷切的企盼和鼓励，在此向家人致以最xx大学学士学位论文1姚学军.红外测温原理与测温技术.中国仪器仪表，1999,(01):10～132A.R.哈杰.红外技术应用.张孝霖.化学工业出版社，2004:1～23常太华.红外辐射测量在检测技术中的应用.山西电力技术，1997,17(05):4郑子伟.红外测温仪概述.计量与测试技术，2006,33(10):22～235赵茂泰.智能仪器原理及应用.第二版.电子工业出版社，2004:1～96杜刚.16位单片机原理及应用.中国电力出版社，2007:3～97仲伟峰.单片机原理及应用.清华大学出版社，2006:111～1278李群芳.单片微型计算机与接口技术.第二版.电子工业出版社，20059谭浩强.C程序设计.第三版.清华大学出版社，200510余雪丽.软件体系结构及实例分析.科学出版社，2004:22～2611李伯成.嵌入式系统可靠性设计.电子工业出版社，2006:173～17912池雪莲.单片机抗干扰技术探讨.科技情报开发与经济，2005,15(21):245~13童时中.模块化与计算机软件设计.标准化报道，1997,18(04):20～2514GLORIAA.BENNETT.CalibrationproceduredevelopedforIRsurface-temperaturemeasurements.IEEETRANSACTIONSONCOMPONENTS,HYBRIDS,ANDMANUFACTURINGTECHNOLOGY,1999,12(04):690～695TechnologyConference,Greenwich.UK,2008:809～81416M.Mizote.Temperaturemeasurementintheexternalauditorymeatusxx大学学士学位论文ImprovedinfraredtemperaturesensingsystemforAninfrared(IR)temperaturemeasuremontothesensor.Thegeometryandemissivityofthepartsaffectsthereading,ifthedetectorseesnotonlythetargetbutpartsofthemeasuringsystemperatureasthesensor.Thisallowstheerrorcausedbythedevicetemperaturetobenearthecalibrationtemperature,whichistypicallyatroomopticsperformancewasmodelledandverifiedbymeasurementsensorpcalibrationprocedurenoticingope~a~ionaltemperaturevariatiorepeatabllItyoftheimplementedIRtemperaturesensorusingonacorrecttransferredTemperatureisprobablythemostmeasuredenvironmentalparameterintheworld.Theglobalwarminghasdramaticallyincreasedtheneedofaccuratetemperaturemeasurementoftheenvironment.TemperaturemeasurementisalsothetemperaturecontrolofamicroprocessorinaPC.Basedonthetemperatureinformationproducedbyathermistorboththemicroprocessorandthecoolingsystemhouseholdappliances,suchasrefrigerators,coffeemaaddition,overheatingprotectionisappliedinseveraldevices,suchasmotorsandbatteries.Inconsumerelectronics,themainapplicationisbodythermometers,typicallymeasuredfromthetympanicmembraneintheear.Itisonlynaturaltoconsiderwhethertemperaturesensing,whichhassuchubiquitousapplicationsandgeneralinterest,couldbeimplementedinmobilehandhelddevicessuchasmobilephones.ThermIstor-basedtemperaturesensorsexistinavarietyofproduwristwatchesandalsoafewmobilephones.However,theirperformanceishighlylimitedforasimplephysicalreason.Ifweputathermistorinsideamobiledeviceweweak,butthermalcontaofthedevicewouldimprovesensorcontacttotheenvironment,butcompleteisolationwillstillbevulnerabletoheAnalternativeprincipletoimplementawellperformingenvironmentalsensing.IRsensingoffersanon-contactmethodtomeasuretemperatureoftargetsduetothefactthatallobjects,whichtemperatureisaboveabsolutezeroemitIRThetargettemperaturesensingisbasedonthemeasurementoftheemittedIRradiationfromtheobject.Thmeasurementareasfollows.ThermalsignalfromthetargetcanbeamplifiedbyopticsandthermalsignalfromthedeviceitselfcanbeattenuatedbyanadvantageousopticalInfraredsensingisbasedonthefactthattheintensityofinfraredradiationBoltzmann'slaw.Sincethefieldofviewofthesensorhastoberestrictedinapracticalmobileapplicationthesensoralsoseesasurfaceffectcanbecalibratedawayusinganinternalcompensationcircuithatmeasuresthetemperatureofthesensorelementitself.Atraditionaloptosensing,showingtheNarcissuseffectisshowninAsonecanseefromFig.1noticethatthelensusedinthemeasurementsystemisproducinganopticalsignalofasameorderthanthemeasurementtargetitself.Thisisduetothefactthatlensmatisnottotallytransparent,butithasabsorptionatthemeasurementband,whichcorrespondstothelensemittancebenointernalsourcesofheat.Thesituationisverydifferent,however,whenthevariationand/orinternalheating.InafirstapproximationtomeasurethetargettemperaturebyitsradiatedIRpower,theemissivityanditstemperatureinwhichW=totalradianceoftheobject(W/srxm2)σ=5.67×10~*w/m².KStefan-BolzmannT=absolutetemperatureoftheobjectTheincidentpowerismeasuredbytheinfrareddetector.Ifthe.emissivityofthetargetisknown,themeaemissivityinallknowncommercialdevices.Itisimportant