毕业设计（论文）-基于红外检测的语音体温计的设计.docx

毕业设计(论文)题 目基于红外检测的语音体温计的设计 专 业 班 级 学 号 姓 名 指 导 教 师 学 院 名 称 年 月 日 基于红外检测的语音体温计的设计design of voice broadcast thermometer based on infrared 毕业设计(论文)说明书摘要红外测温语音播报体温计是将数字技术、模拟技术、传感器技术、通讯技术结合起来，利用红外测温传感器mlx90614进行温度测量用液晶1602进行显示用喇叭进行语音播报的红外测温语音播报系统。系统的主要功能是按下测温按键时液晶会实时显示红外测温传感器所检测到的温度，温度稳定后松开测温按键液晶上面显示稳定后温度并且喇叭会把这个温度播报一边。系统由smbus通信的红外测温传感器mlx90614检测温度、独立按键、触摸按键、ny3p03语音芯片、1602液晶显示等子模块，利用stc15w4k32s4单片机作为系统控制核心，负责控制检测输入/输出，驱动液晶1602显示，读取温度传感器检测的数值，驱动语音芯片播报等一些列的程序动作，使得整个系统操作简单并且充满人性化。系统利用c语言开发，并在软硬件设计中分别使用altium designer、keil c51开发平台。关键词：单片机；液晶显示；红外测温； smbus； c语言abstractvoice broadcast thermometer combines digital technology, simulation technology, sensor technology, communications technology.this system is a infrared temperature measurement and voice broadcast system which used a mlx90614 infrared temperature sensor for temperature measurement,a 1602 liquid crystal display.and a trumpet voice broadcast.the main function of the system is that when the temperature button is pressed, the liquid crystal display screen can real-time display the detected .after the temperature is stable, release the button, the display will show the stable data.at the same time, the loudspeaker can bring out the weather broadcast. the system through the infrared temperature sensor mlx90614 of smbus communication to detect the temperature.independent buttons, touch keys, ny3p03 voice chip, 1602 liquid crystal display sub modules, using stc15w4k32s4 microcontroller as the core of the control system, is responsible for the detection of input/output control,drive 1602 lcd to display the temperature, read numbers detected by a temperature sensor, driving the voice chip broadcast,the whole system is simple and full of humanity.the system is developed by c language, and the use of altium designer、keil c51 development platform in the design of hardware and software.keywords: singlechip ; liquid-crystal display; infrared temperature measurement; smbus; c languageii目 录摘要iabstractii1 绪论11.1红外测温技术的研究背景11.2红外测温技术的研究意义和目的22红外测温技术综述32.1基本方法32.2红外测温应注意的问题43系统硬件设计63.1电源63.2传感器83.3单片机93.4液晶1602113.5语音芯片133.6按键134系统软件设计164.1硬件电路休眠及唤醒164.2红外测温传感器数据读取184.3温度计算244.4lcd1602显示264.5语音播报305系统整体程序结构336结论35致谢35参考文献36附录371 绪论红外测温语音播报体度计是一种将电子信息技术和红外技术两者相结合的一种新型体温计。它通过将被测物表面发射的红外线辐射通过光学系统聚集在红外探测元件上面，促使其产生一个微小电压信号，此电压信号再通过放大、滤波、a/d转换之后把数据传给单片机，单片机将数据进行温度补偿和数据处理，最后将被测物的温度值以数字形式显示在液晶屏上，同时再以语音的形式播报出来。1.1 红外测温技术的研究背景当前防治密集人群中的疾病工作是难度较大的，尤其是在火车站，飞机场，地铁等人口密度大而且人口流动性较大的场所，实施这项工作就变得更加困难。之前遭遇的“sars”，“h1n1”因为其发病前期很难被发现（除体温偏高），且具有较高的传染性。使得这类疾病的防治工作变得非常困难。是由于这一类的疾病主要也是非常明显的发病现象就是体温上升，比正常情况下的要高，那么预防这种疾病的很重要方法之一就是快速而且准确无误的把体温偏高人员和体温正常的人员在人群中区分出来。当前，人们普遍使用的传统的水银体温或热敏器件测量，然而这些都不能快速、准确无误的在人群中发现体温偏高者，并且还因为这类疾病传染性较高，致使传统的体温测量仪需要测量者和被测量者相接触，这样就使得疾病的相互传染可能性增加。在温度测量方面，作为一种非接触式的温度测量技术的红外测温技术多年前就开始发展，它和传统温度测量技术相比较具有以下几种优点：由于它的测量不会对测温场产生干扰，所以不会影响测温场原有的分布，因为相比传统测温方式它具在测量精度上更具优势，在理论上，分辨率可达到0.01。与普通接触式测温相比较红外测温技术另外的不同之处在于它不需要与测温目标达到热的平衡就可以测出目标当前的温度，红外测温技术可以实现实时测量，迅速的测量甚至可以进行动态测量，对于在不方便人们靠近的设施或者一些传播较容易的疾病（sars，h1n1）的温度测量上，红外测温技术就体现出了明显的优势。可以测量微小目标的温度。红外测温可以实现对于实时的观测和自动控制，测量距离远近皆可，时间上也不受限制，适应性相对较强。测量温度范围宽，红外测温的方法在理论上无测量上限。正是由于存在上述各种优点，目前红外测温技术已广泛应用在工业生产，航空航天，质量检测，冶金及医学等领域。1.2红外测温技术的研究意义和目的近年来，我们先后遭遇“sars”，“h1n1”等流行性疾病的侵扰，这些疾病最大的特点是传染性强，有潜伏性。因此，能够在非常迅速发现病患并进行隔离是预防这类疾病的一项重要手段和方法。尤其是在火车站，机场，商场，学校等人口密集的场所，不可能对人群进行一对一式的传统检查，必须使用一种快速有效地检测方法来迅速发现患病者。由于对人体而言体温是一项重要的健康指数，当人体健康时，其体温会维持在一个基本确定的数值。但是当人体体内的某一个发生了变化或者多个部位发生变化的时候，原来恒定的体温就会改变，如“sars”，“h1n1”病发的明显现象就是体温上升。由于“sars”，“h1n1”这一类疾病有着较高传染性，致使这类疾病在人群密集场所实施体温检测时就要考虑以下几个很基本的要求：不直接接触、快速、准确。运用不直接接触的红外测温方法进行体温测量能达到以上的基本要求。由此，对不直接接触人体表面的温度测量方法进行研究有比较现实的意义，是在非常时候应对突然病发的疫情的必不可少工作。红外测温语音播报温度计的设计，其内容囊括了测量技术，传感器技术，mcu技术等多个方面的内容，另外就目前而言红外测温技术是一项比较实用和相对较前沿的技术，做这个课题和设计，有助于把理论知识与实际情况联系起来，更好的了解以及掌握这方面的知识，这是对所学知识的进一步升华，尤其加深了mcu控制方面技术知识的理解，同时加深了自身的综合素质和实践的能力。2 红外测温技术综述2.1基本方法红外测温技术是非接触测温方法的其中一种，测温仪器没有必要和被检测的物体有着介质直接接触，而是根据热辐射的原理测量物体温度。物体处于绝对零度（-273.15）以上时（自然界现在还没有发现有达到绝对零度的物体），因为其内部带电粒子的运动，以不同波长的电磁波形式向外辐射能量，波长涉及紫外、可见、红外光区，但主要处于0.815um的红外区范围中。物体红外线辐射的能量大小按其波长的分布，与其表面的温度关系十分密切。物体表面的温度越高，所发出的红外辐射越强。黑体处于温度t时，在波长为处的单色辐射处射度由普朗克公式确定，即：mt=c1-5expc2t-1-1 w/(cm2m) (2-1)黑体辐射出射度由斯蒂芬-玻尔兹曼定律确定，即：mt=0mtd=t4 (2-2)其中c1=3.741810-16wm2称为第一辐射常数；c2=1.438810-2mk称为第二辐射常数；=5.67010-8j/m2sk4为斯忒藩-玻尔兹曼常数；和t分别表示波长和热力学温度。但是实际物体并不是黑体，所以实际物体的辐射度还需要在上面公式的基础上，在乘以物体的辐射度常数，即：m=t4 （2-3）表示物体的发射率。因此，可以根据对物体自身辐射的红外能量的测量得到它的表面温度，这就是红外测温客观依据。表2-1红外波波长的分类。表2-1红外波波长分类波段波长范围m常用简称近红外0.763短波红外中红外36中波红外远红外615长波红外极远红外151000超长波红外2.2 红外测温应注意的问题因为红外体温计有着快速、非接触、安全等特点，由此致使红外测温技术在很多领域上广泛使用。但不正确的测温方法，在测量物体的实际温度上会存在很大的误差。在实际使用红外测温体温计进行测温时需要注意以下一些问题：（1） 发射率黑体即能吸收所用的波长辐射的能量，同时不存在能量的流失的物体，黑体表面的发射率定为1。然而在自然界中现存的实际的物体中基本上都没有黑体的基本条件。当我们知道了材料的发射率时，才能去了解物体的红外辐射特性。物体材料的类型、理化结构和厚度以及其表面的粗糙程度等几个因素是导致发射率不同的重要因素。经查询得知人体皮肤的发射率为0.98。在实际的测量中，要根据被测物质的发射率来选择相应的红外测温体度计。（2） 测温范围的确定对测温体温计来说，测温范围是最重要的一个性能指标。如一种红外测温产品覆盖范围为-60+2000，实际上这不是由一种型号的红外测温体温计所能完成的。型号不一样的测温温度计有着各自不一样的测温范围，所以，在考虑被检测温度的范围的时候必须要准确、周全，过于宽或过于窄任何一样都不行。根据黑体辐射定律，是温度而导致的辐射能量的改变会大于由发射率的不同而导致的情况只会发生在光谱的短波波段中，因此测温的时候应该尽可能的选择短波。对于一般情况而言，测量温度的范围越窄，所测量的温度其输出信号的分辨率就越高。（3） 目标尺寸的确定红外测温体温计根据原理可分为单色测温体温计和双色测温体温计两种。对于单色测温体温计在进行测温时，被测目标面积应充满测温体温计视场。一般选择被测目标尺寸超过视场大小的一半。在所检测物体的体积小于温度计视场的时候，在温度计视场内的背景的辐射能量便会干扰所检测的温度，进而形成误差。在所检测物体的体积大于温度计视场的时候，温度计便不会被来自测量区域内的外部背景的辐射能量而影响。又因为双色温度计测量温度是根据两个独立互不干扰的波长的带内辐射能量的比例值而确立的，所以当被检测的物体比较小，不足以充满温度计视场，测量空间中有烟雾、尘埃的阻挡，对目标物辐射能量存在减小的情况时，全部都不会对所测量的温度造成比较大影响。面对较小却又处于运动中的目标，选择双色测温体温计为佳。（4） 确定距离系数（光学分辨率）距离系数是根据d:s的比值来定的，即温度计感光元件与所测量目标物体之间的距离（d）和被检测的物理直径的比值。如果测温体温计由于环境条件限制必须安装在远离目标之外，而又要测量小的目标，就应该选择高光学分辨率的测温体温计。光学分辨率越高，即增大d:s比值，测温体温计的成本也越高。（5） 响应时间响应时间是红外测温温度计对被测物体温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要时间，响应时间和光电探测仪、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。假如被检测物体的运动速率非常快或者检测加热非常快速的物体时，就应该选择能够快速相应的红外测温器件，不然就不能有足够的时间来响应信号，这样便会使得测量的精度降低。然而，并不是所有应用都要求快速响应。对于静止或目标热过程存在热惯性时，测量仪器的响应时间就可以放宽要求。因此，在选择红外测温器件响应时间上要和被测目标的情况相适应。主要是依据目标的运动速度以及目标温度变化速率来确定响应时间。（6） 环境条件测温温度计检测物体的温度结果会被物体当前的环境因素而造成影响，所以应当考虑并加以恰当的方法来解决，从而使影响红外测温温度计的精度甚至导致红外温度计的永久性损坏。3 系统硬件设计红外测温语音播报体温计采用的是一个单色红外测温传感器来采集所测量物体的温度信息，同时把所检测的数据传到控制中心单片机进行数据处理，单片机处理完数据(将所收到的数据转化成相应的温度值)之后再控制液晶显示模块显示当前所检测到的温度数值，然后再控制语音芯片“报出”液晶显示模块上面显示的温度数值。这是整个系统的主要数据流向流程，本红外测温语音播报体温计系统的总硬件电路图详见附录1。3.1 电源作为一个电子产品电源是必不可少的一项，并且非常关键。没有了电源几乎所有电子产品都没法使用。由于本系统中设计显示和语音这两个“耗电大”的模块存在，而且为了这两大模块在正常工作的同时不相互影响并且不对单片机产生影响，为此选择对三大模块单独供电。由于传感器的供电电压为3.3v，为了保持一致性，使系统在整个工作过程中正常工作，同时为使传感器在与单片机以及各个部分的通信过程中减小误差，故整个系统都选用了3.3v电压（当然也可以仅传感器用3.3v电压，其它部分用5v电压）。3.3v的稳压有很多方法，最常用的有线性稳压芯片（ldo）、开关稳压芯片（dc-dc）甚至还可以用稳压二极管。由于系统的工作电流较大，而且工作中系统的电流变化较大，而电流较大的变化会使稳压二极管稳压值不稳，故不选用；由于系统最大功耗不是太大，用开关稳压芯片（dc-dc）就显得有些浪费并且成本也高，所以也不选用；在无电流变化时ldo的纹波可能比稳压二极管要大，但是此纹波相对较小不影响芯片的正常工作，而且对输入的电压范围较广，完全能够在日常中使用，当然价格也比dc-dc较便宜，所以最终选用ldo作为3.3v稳压电源。3.3v的ldo有很多，在对纹波的要求不高价格相对较便宜的情况下选用1117系列稳压芯片。常用有lm1117-3.3和ams1117-3.3。这两款芯片是pin to pin的，输入电压也基本一致，lm1117-3.3的纹波略比ams1117-3.3的要小，最大输出电流lm1117-3.3为800ma，ams1117-3.3为1a，正常工作温度范围都为-40125。而lm1117-3.3价格在1元左右，ams1117-3.3价格在0.5元左右甚至更低，故最终选用ams1117-3.3。ams1117的内部集成过热和限流保护，3.3v输出时具有1%的精度。表3-1是ams1117输出的电气特性。表3-1电气特性（tamb=25，正常工作温度范围-40125）输出测试条件最小值典型值最大值单位voutams1117-3.3iout=10ma，vin=5v，tj=250iout1a，3.6vvin10v3.2673.2353.3003.3003.3333.365v为使电压输出更精确，波动更小，故在芯片的输入输出端各加一个10uf滤波电容。为了使该设计能单独使用，所以加了一个锂电池，接口选用现在流行的安卓手机接口micro usb使得充电方便。锂电池选用内置过充过流保护的3.7v锂电池。图3-1所示整个设计中的电源电路。图3-1 电源电路图为使简单辨认出锂电池是否充电完成，设计一个简单的显示电路。图中显示led选用双色雾状r&g led，这样在电池充电时双色led全亮，红色和绿色混在一起就成黄色了，电池充满电了就只有绿色led亮。图3-2所示是充电指示电路。图3-2 充电指示3.2 传感器红外测温传感器种类繁多，有一些工业级的外置传感器，其精度相当高，但是价格过于昂贵，所以没有选用；另外一些传感器大概有tn901、mlx90614、ot-538这三种，tn901为spi接口，数字式输出，工作电压在3v到4.5v之间，但其价格在过于昂贵在150元左右，mlx90614有pwm和smbus两种通信模式，可以测出目标温度同时测出环境温度，数字式输出，其工作电压按型号分三种，价格在30元左右，otp-538为模拟输出，需要外加ad转换芯片，其温度的精度受ad转换芯片精度影响，测量距离一般不超过3cm，价格在20元左右（不加ad转换芯片）。考虑价格和测量距离以及测量精度等因素，最终选用mlx90614esf-baa。红外测温传感mlx90614esf-baa的测温范围为-4085。该温度范围对于体温的测量完全够用，测量精度可达到0.02，此版本传感器为单色测温传感器。mlx90614集成了由迈来芯开发和生产的两款芯片：l 红外热电堆传感器mlx81101l 用于处理红外传感器输出信号的专用集成芯片mlx90302。因为此传感器已经将a/d转换器、低噪声放大器和数字信号处理芯片mlx90302集成在一起，便使较高精确度和较高分辨度的温度计得以实现。数字信号处理芯片（mlx90302）的随机存取存储器用来存储由测量物体和环境到计算后的温度，所测量的温度分辨率小至0.02，并且支持双线的smbus兼容协议（0.02分辨率）以及10位pwm（脉宽调制）模式输出。图3-3所示是mlx90614内部模块情况的图表。图3-3 mlx90614模块图表mlx90614是由内部的状态机控制物体温度和环境温度的测量以及计算，从而开始温度测量后数据的处理，并且把测量并计算的温度结果通过pwm或者smbus模式输出出来。assp支持两个ir传感器。（mlx90614xax只有一个ir传感器）ir传感器的输出通过增益可编程的低噪声低失调电压放大器放大，经过sigma delta调制器转换为单一比特流并反馈给dsp做后续的处理。信号通过可编程的fir和iir低通滤波器以进一步减低输入信号和带宽从而达到所需的噪声特征和刷新率。iir滤波器的输出是整个传感器最终测量并计算数据的结果并存于内部随机存取存储器中，这之中有三个单元可以被用户利用：一个是片内温度传感器（片上ptat或ptc），其余两个为ir传感器。更具以上检测和计算的结果，便可得到对应的环境温度ta以及物体温度to，这两个温度的分辨率均为0.02。环境温度和物体温度可以通过两种不同的方式来获取：通过smbu兼容协议接口读取对应温度储存的随机存取存储器单元，（0.02的分辨率，固定的温度测量范围）或者通过脉宽调制数字模式输出（10位分辨率，范围可配置）温度数据。图3-4为mlx90614-esf-baa的 smbus通信接口电路图。图3-4 mlx90614baa smbus3.3 单片机单片机作为整个设计的控制中心，选择适合的芯片是很重要的。单片机按字长分类：4位、8位、16位、32位、64位单片机。而且单片机的价格基本上按照字长位数上涨，考虑到本系统用8位单片机完全可以胜任，故最终在8位单片机中选型。目前8位单片机大多是8051的内核，而现在国内市场上的8051内核单片机主要是以爱特梅尔（atmel）和宏晶科技（stc）两家为主。由于之前用过stc89系列单片机，有其烧录工具，并且at89c52与stc89c52基本完全一样只是厂家不同，at为美国爱特梅尔公司生产的51系列单片机，stc是中国本土宏晶科技公司生产的51单片机，考虑其两大品牌单片机性能基本都不存在问题，故选用本国stc的但单片机。stc8051单片机种类繁多，正常工作在3.3v电压的各个系列也都有，由于新出的一款stc15w4k60s4有几个新功能：支持usb直接烧录程序，运行速度快，不用外部晶和复位电路等，考虑到试下新产品上就选用了此款stc15w4k60s4单片机，其价格也不高。stc15w4k32s4单片机的内部结构框图如图3-5所示。stc15w4k32s4单片机中包含中央处理器（cpu）、程序存储器（flash）、数据存储器（sram）、定时器/计数器、掉电唤醒专用定时器、i/o口、高速a/d转换、比较器、看门狗、uart高速异步串行通信口1、串行口2、串行口3、串行口4、ccp/pwm/pca、高速同步串行通行端口spi，片内高精度r/c时钟及高可靠复位等模块。图3-5 stc15w4k32s4内部结构框图stc15w4k32s4单片机简介：增强型8051 cpu，1t单片机/机器周期，速度比普通8051快8-12倍；工作电压：2.5v-5.5v之间；内部高可靠复位，isp编程时16级复位门槛电压可选，可彻底省掉外部复位电路；工作频率范围：5mhz28mhz，内部高精度r/c时钟（0.3%），1%温飘（-40+85），常温下温飘0.6%（-20+65），内部时钟从5mhz35mhz可isp编程时设定；不需外部晶振和复位电路，还可对外输出时钟和低电平复位信号。四组完全独立的高速异步串行通信串口，分时切换可当9组串口使用；低功耗设计：低速模式，空闲模式，掉电模式/停机模式；通用i/o口，复位后为：准双向口/弱上拉。i/o可以设置成四种不同的模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏；6通道15位专门的高精度pwm（带死区控制）+2通道ccp（利用它的高速脉冲输出功能可实现1116位pwm）可用来再实现8路d/a，或2个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）.图3-6为单片机i/o分配图。图中的晶振电路需要设计实际中可不焊，使用usb下载时防止内部时钟精度不够准。图3-6单片机i/o分配图usb下载和串口电路。由于此款单片机支持直接usb下载以及串口故设计一个micro usb烧录及供电/充电接口，为防止程序烧录意外设计一个外接串口。如下图：图3-7 usb下载和串口3.4 液晶1602温度显示在系统中是至关重要的一个模块，它是作为人体交互的一个重要模块是必不可少的。由于在这显示主要为数字字符等，不用显示汉字，所以完全没必要用液晶显示屏。通常显示数字字符可以选用数码管、lcd、oled三大块。在显示多为数字及字符时需要的数码管较多，在硬件pcb制作时占用的面积较大而且为使多个数码管正常显示需要外加锁存芯片，这样不仅增加pcb面积同时增加了成本，并且用数码管显示字符数有限，所以不选用。oled一般为4脚spi通信接口，引脚少显示字符数多甚至可以显示汉字，成本也比较低，不额外占用面积，但是最大的缺点就是显示的字符太小，一些眼睛不太好的老人基本看不清上面显示的字符。lcd常用的有两种：lcd1602和lcd12864。lcd1602可以显示16x2个数字或字符，对于显示温度完全够用，而lcd12864能显示128x64个数字或字符，由于仅仅显示温度，lcd12864完全没必要，若后续加扩展lcd1602也完全够用，故最终选用lcd1602。lcd16202模块内部的字符发生存储器（cgrom）已经存储了阿拉伯数字、英文字母大小写、常见的符号、和日文假名等160个不同的点阵字符图形。每个字符都会对应一个固定的代码，像大写的英文字母：“a”在存储器中的代码是0100 0001b（41h），当模块把地址41h里面的点阵字符图形显示时，我们就能看到字母“a”。由于各个电路的电压都是3.3v，因此选用的液晶也是在3.3v下工作的。其电路连接图如下所示：图3-8 液晶1602电路连接图图中q1 pnp三极管是驱动液晶点亮背光，因单片机i/o口输出电流不足以点亮液晶1602的背光，倘若直接与3.3v电源相接又不能控制液晶1602的背光开关，所以不直接接在单片机上。vl是液晶对比度引脚，通过改变电阻r6的阻值改变对比度，由于电位器体积太大而且价格较高，故设计一个电阻，这个电阻的阻值可以在实际测试中选择（测试选择为4.7k）。3.5 语音芯片为使体温计能在特殊环境或者特殊使用者中使用，在温度显示的同时加上语音播报，来使此体温计的使用人群场合更广。语音芯片选择的ny3p03，是一款具有pwm输出的otp语音标准芯片。共有3个控制口，工作电压2.2v5.5v，喇叭是816范围内的任何喇叭（0.25w1w内）。这款语音芯片是已经固定其标准的语音模块，可以由单片机来控制其2个输入端口进而控制32段不同声音任意调用和组合的语音标准芯片。图3-9为ny3p03语音芯片电路连接图。图3-9 ny3p03语音芯片电路连接图3.6 按键按键基本是所有电路最常见的一个部分，它是人机交互时一种重要的输入方式，然而常见的机械类型的按键却有着一个重要的缺点（特别是比较便宜的按键），其接触点的使用寿命非常有限，很容易发生按键触电接触不良从而导致失效。相反，非接触的按键由于没有机械触点，使用寿命长，方便。设计3个物理按键来控制一些特定的功能。关机时按下s3就会开机并且测温，开机时按下s3就直接测温，液晶会实时显示所测的温度，之后断开s3测温停止，液晶显示s3断开前的测试温度；s1和s2仅在开机时按下才有效，开机时按下s1，之前关闭的液晶背光会打开，打开的则会关闭；在开机并且语音没有播放时按下s2，语音会重复一遍之前播报的温度。如图3-10所示。图3-10 物理按键电路及按键功能物理按键抗干扰能力强并且功耗低，但是物理按键寿命相对短并且触感差。stc15w4k32s4单片机可以使用adc做触摸按键，为此设计两个触摸按键代替物理按键。图3-11为触摸按键电路图。图3-11 触摸按键电路图一般实际应用中，都使用感应弹簧来加大我们按下的面积。感应弹簧能够等效成一块对地的金属板，它对于对地面有一个电容cp，当手指按下之后，则对地面会再并联一个的电容cf。触摸电路的说明如图3-12所示，金属板和分布电容cp和手指电容cf，并联之后与同c1一起对输入的300khz方波进行分压的工作，再经过d1整流，r2、c2滤波之后送到adc中。送去adc的电压会在手指压上去后降低，这样程序就可以检测出按键动作了。图3-12 触摸电路说明图之所始设计2个触摸按键代替物理按键而不是把3个物理按键全部提全掉，是因为开机的按键在程序中设计的时一个带唤醒功能的按键，就是在长时间不用此体温计时，单片机会自动进去睡眠状态，这样各个模块都不工作从而降低功耗。而触摸按键工作需要单片机给一个300khz的方波信号，所以这个唤醒功能的按键在单片机睡眠状态下如果可用的话，就一定要选用物理按键。图3-13为按键的选择，通过0电阻来切换物理按键和触摸按键。图3-13 按键选择4 系统软件设计红外测温语音播报体温计软件结构包含硬件电路休眠和唤醒、红外测温传感器数值读取、温度计算、lcd1602显示、语音播报、按键检测等几个部分。休眠和唤醒部分主要是实现在一段时间后没有检测到按键按下（即无人使用）时会自动进入休眠状态，单片机停止工作，红外测温传感器停止测温以及与单片机的通信，语音芯片停止工作等，就是整个电路全部停止工作，直到开机按键按下后整个电路会被唤醒正常运行；红外测温传感器数值读取部分主要实现单片机与红外测温传感器之间的通信，让单片机读取传感器所测的环境温度以及目标温度；数值转换部分主要是单片机把读取的16进制红外测温传感器的温度值转换成10进制；lcd1602显示部分主要是把所测的温度值实时显示在lcd1602上；语音播报部分主要是把最终所测得温度值播报出来等。系统总程序详见附录2。4.1 硬件电路休眠及唤醒此部分硬件电路休眠及唤醒主要介绍单片机的休眠和唤醒，其它模块的休眠和唤醒在各个模块程序中介绍。stc1