基于单片机的非接触式红外体温计设计

本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 非接触式红外体温计的设计 DesignDesign ofof ContactlessContactless InfraredInfrared ThermometerThermometer SystemSystem 学院名称 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师姓名 指导教师职称 年 月 精品文档 2欢迎下载 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别加以标注和致谢 的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果 也不包含我 为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料 对本研究 提供过帮助和做出过贡献的个人或集体 均已在文中作了明确的说明并表示 了谢意 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解安阳工学院关于收集 保存 使用毕业设计 论文 的规 定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和电子版本 学校有 权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并提供目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其它复制手段保存论文 在不以赢利为 目的前提下 学校可以公布论文的部分或全部内容 作者签名 日 期 精品文档 3欢迎下载 目录目录 摘要 I Abstract II 引言 1 第一章 系统主要芯片介绍 2 1 1 STC89C52 芯片简介 2 1 2 红外温度模块简介 3 1 2 1 TN901 红外测温模块 3 1 2 2 红外测温原理 3 1 2 3 红外测温模块的工作时序 4 1 3 LCD1602 显示器简介 4 第二章 系统硬件设计 6 2 1 系统总体结构图 6 2 2 单片机的主控电路设计 6 2 3 红外温度传感器模块电路的设计 7 2 4 LCD1602 设计原理图 8 2 5 按键电路的设计 8 2 6 系统其它硬件电路 9 2 6 1 系统的电源电路 9 2 6 2 系统晶振电路 9 2 6 3 报警电路的设计 10 第三章 系统软件设计 11 3 1 软件编译 KeilC51 开发环境 11 3 2 系统软件设计要求及任务 11 3 3 系统主程序流程图 11 3 4 红外测温流程图 12 精品文档 4欢迎下载 第四章 制作与调试 15 4 1 软件调试 15 4 2 硬件调试 15 4 3 系统误差分析及处理 16 4 4 系统的制作与调试 16 结论 18 致谢 19 参考文献 20 附录 21 精品文档 5欢迎下载 非接触式红外体温计的设计非接触式红外体温计的设计 摘要 摘要 本文针对传统的测温仪器自身存在的诸多缺点以及在现实生活中所暴露的使用不 便 缺少安全性等缺陷 提出了一种非接触式红外测温系统设计方案 该系统是以 STC89C52 作为红外测温传感器数据传输和控制核心 此外 还设计了报警模块 显示电 路 功能按键等外围模块 本系统实现了对实时温度的显示 以及对后者过限时报警 同时还能对温度测量报警的上下限进行调节 它的最大的创新不仅仅是因为可以测量基 本的温度 更在于它可以控制继电器电路使温度在测量范围内 它的安全性 方便性更 有利于普通百姓的使用 本次红外测温系统的设计简化了电路结构 提高了测温的稳定 性及可靠性 该系统具有反应速度快 传输效率高 测量精度高 可靠性高等优点 关键字 关键字 STC89C52 报警 红外测温 精品文档 IIII欢迎下载 DesignDesign ofof ContactlessContactless InfraredInfrared ThermometerThermometer SystemSystem AbstractAbstract In view of the traditional temperature measuring instrument there are many shortcomings And in real life it exposes much inconvenience lacks of safety so i put forward this design of contactless infrared temperature measurement system The system is based on single chip microcomputer STC89C52 that as being the center of infrared measuring temperature sensor data s transmission and regulation In addition it is also equipped with alarm circuits key switch liquid crystal display output and key circuits This system realize real time temperature display and give an alarm when the temperature beyond limitation configured surely the limitation can be changed else The system s biggest innovation not only in the realization of basic functions temperature measurement but also can control a relay circuit to get the temperature in measuring range Its safety convenience are more helpful of the use of the common people The design of infrared temperature measurement system simplify the circuit structure improve the stability and reliability of measuring temperature The great reaction speed high transmission efficiency high accuracy and high reliability is also its advantage KeyKey wordswords STC89C52 alarm infrared temperature measurement 精品文档 IIIIII欢迎下载 引言 随着经济的发展 社会生活水平的提高 人们对自身身体情况愈来愈重视 体温是 人体生命活动最基本的特征 也是观察人体机能是否正常的重要指标之一 现在各种流 行病比较多 传染性比较强 传统的接触式测温系统有很大的局限性 特别是在高发病 的场所诸如学校或者客运中心等等 目前 传统的测温仪器存在的缺陷开始被人们所认 识 测量准确度低 等待时间长 使用不当还会发生意想不到的事故等 非接触式红外测温系统的开发 将能很好的代替传统测温仪器 弥补他们的不足与 使用的不便 它的响应时间快 非接触 使用安全及使用寿命长等优点 更适合儿童在 平时的生活中独立完成体温测量 当今社会 红外测温技术已在工业 石化 农业 医学 安全监控与防范和科学研 究等领域被广泛地应用 在传统的测温系统中注入现代科技的元素 它所具备的响应时 间快 非接触 使用安全及使用寿命长等优点 较传统温度仪器更加能满足人们生活生 产的需求 必定会占领相当大的市场 受到人们的青睐 5 近 20 年来 我国的红外测温技术得到迅速的发展 并逐步应用于医疗 工业等领域 红外检测技术 它是一种在线监测不停电式高科技检测技术 能对电气设备的故障缺陷 及绝缘性能做出可靠的预测 满足了现代电力企业对电力系统的可靠运行的要求 此无线测温系统包括硬件电路部分和软件部分 硬件电路采用 STC89C52 单片机作 为控制核心 主要包括以下几个部分 红外测温电路 报警电路 显示电路 按键电路 和继电输出控制电路等 软件设计主要包括 主程序 红外测温模块 报警模块 功能 按键模块 显示模块 继电输出模块等子程序 该系统在工作时 操作者先将红外测量仪对准被测量者 接通电源 等待 2 秒钟 随后 红外传感器就会把温度信号传送到 STC89C52 中进行处理 然后送 1602 显示 该系统可 以调节报警的上下限 当实时温度低于设定温度 绿灯亮 蜂鸣器响 高于设定温度蜂 鸣器响 红灯亮 正常温度蜂鸣器不响 黄灯亮 另外 该系统还可以测量物体温度 当物体温度过限时 继电器会闭合 同时触发相应的自己设定的动作来使目标温度控制 精品文档 11欢迎下载 在要求范围内 第一章 系统主要芯片介绍 1 1 STC89C52 芯片简介 STC89C52 是一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 在单芯片上 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash 使得 STC89C52 为众 多嵌入式控制应用系统提供高灵活 超有效的解决方案 STC89C52 单片机引脚结构如图 1 1 所示 4 图 1 1 STC89C52 引脚结构图 STC89C52 单片机芯片的引脚介绍如下 管脚 1 8 P1 口 8 位准双向 I O 口 可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载 管脚 9 RESET 复位键 单片机的复位信号输入端 对高电平有效 当进行复位时 要保持 RST 管脚大于两个机器周期的高电平时间 管脚 10 11 RXD 串口输入 TXD 串口输出 管脚 12 19 P3 口 P3 2 为 INT0 中断 0 P3 3 为 INT1 中断 1 P3 4 为计数脉冲 T0 P3 5 为计数脉冲 T1 P3 6 为 WR 写控制 P3 7 为 RD 读控制输出端 管脚 21 28 P2 口 8 位准双向 I O 口 与地址总线 高 8 位 复用 可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载 管脚 29 PSEN 片外 Rom 选通端 单片机对片外 Rom 操作时 29 脚 PSEN 输出低电平 精品文档 22欢迎下载 管脚 30 ALE PROG 地址锁存器 管脚 31 EA rom 取指令控制器 高电平片内取 低电平片外取 管脚 32 39 P0 口 双向 8 位三态 I O 口 此口为地址总线 低 8 位 及数据总线 分时复用口 可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载 管脚 40 电源 5V 1 2 红外温度模块简介 1 2 1 TN901 红外测温模块 TN901 红外传感器输出的是数字信号 TN901 传感器芯片管脚如图 1 2 所示 图 1 2 TN9 红外测温模块接口 管脚 5 是 V 为电源引脚 VCC VCC 一般为 3V 到 5V 之间的电压 一般取 3 3V 管脚 4 为 D 是数据接收引脚 没有数据接收时 D 为高电平 管脚 3 为 C 为 2KHz Clock 输出引 脚 管脚 2 为 G 是接地引脚 管脚 1 是 A 为测温启动信号引脚 低电平有效 6 1 2 2 红外测温原理 红外测温传感器是接收目标物体的热辐射并转换为电信号的器件 所有物体都会发 出红外线能量 物体越热 其分子就愈加活跃 目标辐射波长越短 它所发出的红外线 能量也就越多 红外温度模块中的光学装置 可以收集物体的辐射红外线能量 并把该 能量聚焦在探测器上 能量经探测器转化为电信号 并被放大 显示出来 8 由普朗克黑体辐射原理 1212 TT A 光学常数A 辐射出射度E 斯蒂芬 波尔兹曼常数 被测对像的辐射率 1 红外温度计的辐射率 2 被测对像热力学温度 1 TK 精品文档 33欢迎下载 红外温度计热力学温度 2 T K 通过红外传感器接收到的能量峰值信号 经过单片机即可计算出目标温度 探测器 输出的信号与目标温度呈非线性的关系 所以需要对其进行线性化处理 线性化处理后 得到物体的表观温度 然后对其进行辐射率修正 转化成真实温度 由于调制片辐射信 号的影响 还需作温度的补偿 即真实温度加上环境温度才能最终得到被测物体的实际 温度 3 1 2 3 红外测温模块的工作时序 TN9 红外传感器向单片机发送一帧数据共有 5 个 BYTE 组成 如表 1 1 所示 表 1 1 信息格式 ItemMSBLSBSumCR Item L 4CH Tobj 目标温度 f 66H Tamb 环境温度 MSB 8 bit Data 最高有效位 LSB 8 bit Data 最低有效位 Sum Item MSB LSB Sum CR 0DH 结束信息 单片机在时钟的下降沿接收数据 一次温度测量需接收 5 个字节的数据 这五个字 节中 Item 为 0 x4c 表示测量目标温度 0 x66 表示测量环境温度 MSB 为接收温度的高八 位数据 LSB 为接收温度的低八位数据 Sum 为验证码 接收正确 Sum Item MSB LSB CR 为结束标志 当 CR 为 0 x0dH 时表示完成一次温度数据接收 1 2 4 红外测温模块温度值计算 无论测量环境温度还是目标温度 只要检测到 Item 为 0 x4cH 或者 0 x66H 同时检测 到 CR 为 0 x0dH 它们的温度计算方法都相同 计算公式为 实际温度值 temp 16 273 15 其中 273 15 为华氏转摄氏的单位转换差值 7 Temp 为十进制 当把它转换成十 六进制时高八位为 MSB 低八位为 LSB 比如 MSB 为 0 x10H LSB 为 0 x2bH 则 Temp 为十 六进制时是 0 x142bH 十进制时是 5163 则测得实际温度值为 5163 16 273 15 49 537 1 3 LCD1602 显示器简介 在本系统中 需要将实时时钟与测量出来的温度值显示出来 LCD 显示器的微功耗 体积小 显示内容丰富 超薄轻巧的诸多优点非常符合系统需求 本次使用的 LCD1602 显示器模块为 5 7 点阵图形来显示字符的液晶显示器 内带 ASCII 字符库 LCD1602 模块 精品文档 44欢迎下载 内部可以完成显示扫描 单片机只要向 LCD1602 发送命令和显示内容的 ASCII 码 LCD1602 显示器的工作电压为 4 5 5 5V 在本系统中 采用的电压为 5V 字符尺寸为 2 95 4 35 WXH mm LCD1602 显示芯片引脚如图 1 3 所示 1 图 1 3 LCD1602 芯片引脚图 第 1 脚 VSS 为地电源 第 2 脚 VDD 接 5V 正电源 第 3 脚 V0 为液晶显示器对比度调整端 接正电源时对比度最弱 接地电源时对比 度最高 对比度过高时会产生 鬼影 使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度或 者直接接地 第 4 脚 RS 为寄存器选择 高电平时选择数据寄存器 低电平时选择指令寄存器 第 5 脚 R W 为读写信号线 高电平时进行读操作 低电平时进行写操作 第 6 脚 E 端为使能端 当 E 端由高电平跳变成低电平时 液晶模块执行命令 第 7 14 脚 D0 D7 为 8 位双向数据线 第 15 16 脚 空脚 LCD1602 液晶显示器寄存器选择控制如表 1 2 所示 表 1 2 寄存器选择控制表 RSR W 操作说明 00 写入指令寄存器 D0 D7 01 读取输出的 D0 D7 的状态字 10 写入数据寄存器 D0 D7 11 从 D0 D7 读取数据 开始时初始化 E 为 0 然后置 E 为 1 再清 0 读取状态字时 注意 D7 位 D7 为 1 禁止读写操作 D7 为 0 允许读写操作 所以对控制器每次进行读写操作前 必须进 行读写检测 精品文档 55欢迎下载 第二章 系统硬件设计 本系统的硬件原理图采用 Altium Designer 进行设计 Altium Designer 主要运行在 Windows 操作系统 这套软件通过把原理图设计 电路仿真 PCB 绘制编辑 拓扑逻辑自 动布线 信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合 为设计者提供了全新的设计解 决方案 使设计者可以轻松进行设计 熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率 大大提高 11 2 1 系统总体结构图 本系统的硬件电路设计以 STC89C52 单片机为核心 外围主要包括 TN9 红外传感器 模块 报警电路 LCD1602 显示模块 功能按键 晶振电路和继电器输出电路组成 如图 2 1 所示 图 2 1 系统整体框图 2 2 单片机的主控电路设计 在本系统的设计中 从价格 熟悉程度以及满足系统的需求等方面考虑采用了 51 系 列 STC89C52 单片机 单片机为整个系统的核心 控制整个系统的运行 其接口电路如图 2 2 所示 STC89C52 单片机 红外测温模块 功能按键 LCD1602 液晶显示器 电源电路 报警电路 继电器输出电路 晶振电路 精品文档 66欢迎下载 图 2 2 STC89C52 接口电路 STC89C52 单片机连接系统的各个模块 P0 口接上 LCD1602 显示器模块的数据线 P1 0 P1 1 作为 LCD1602 的控制信号 P2 0 P2 1 P2 2 接红外测温模块 P1 2 P1 3 和 P1 4 分别接红 绿 黄三个 LED 指示灯 P1 5 接继电器输出电路 P3 2 P3 3 P3 4 P3 5 接 4 个功能按键 由于 P0 口为开漏式 只有一个模式管 故在 设计中加了一个上拉电阻 J2 为的是增加 P0 口的驱动能力 2 3 红外温度传感器模块电路的设计 本系统采用的是TN9红外模块 该模块不需要增加另外的A D转换电路 使得硬件可 以尽可能的简单化 相比于其他红外模块 TN9产品只需要3伏电源供电 它是一种集成 的红外探测器 内部有温度补偿电路和线性处理电路 使本系统的设计得到了简化 TN9 红外模块接口如图图2 3所示 2 图 2 3 TN9 红外模块接口电路图 精品文档 77欢迎下载 TN9 红外模块的工作过程 系统正常上电 当进行温度测量时 将 TN9 的红外传感器 探头对准被测量者的额头 随即按下功能按键 0 即开始键 单片机通过向测试脚提供一 个高电平的信号 即启动红外测温 在时钟的下降沿开始读数据 共 5 个字节 当第一 个字节为 4CH 或 66H 且第 5 个字节为 0DH 时 读取的数据为有效数据 否则读取的 数据无效 数据读取后 单片机对读到的有效数据进行运算处理 然后送 LCD1602 显示 2 4 LCD1602 设计原理图 本系统采用 LCD1602 作为显示器 相比于 LED LCD1602 需要的管脚少 电路图和 实物比较简单 同时 LCD1602 还可以显示字母和数字 LED 就只能显示数字 LCD1602 显 示是从系统上电运行时就开始显示时间 该显示模块与单片机的连接如图 2 4 所示 图 2 4 LCD1602 显示电路图 RS为寄存器选择 高电平时选择数据寄存器 低电平时选指令寄存器 通过单片机 的P0 2口控制 R W为读写信号线 高电平时进行读操作 低电平时进行写操作 由于本 设计中只需要对液晶进行写操作 为了节省单片机引脚资源 它直接接为低电平 EN端 为使能端 当EN端由高电平跳变成低电平时 液晶模块执行命令 通过单片机P0 4口控 制 图3 6中的R8是一个5K欧姆的滑动变阻器 通过改变它的数值 可调节显示器的对比 度 10 2 5 按键电路的设计 本次设计的系统开启红外测温功能只需按下电源电路中的开关 LCD1602 上能对报 警上下限进行调整 比如数字的加和减以及调整完之后的确认 经过设想 最终系统的 功能按键设置为 4 个 均采用独立按键模块 电路原理图如下图 2 5 所示 精品文档 88欢迎下载 图 2 5 系统按键电路原理图 键盘模块采用动态扫描的方式 采用4个独立式键盘 相较于矩阵键盘 独立式键 盘是一种常开型按键开关 常态下键的两个触点处于断开状态 按下键时它们才闭合 最大的优点是使用方便 程序编写比较简单 4个按键的功能具体如下 按键 S3 调节报警上下限的功能按键 按下后进入调整状态 按键 S4 在跳针的情况下 实现 加 功能 按键 S5 在跳针的情况下 实现 减 功能 按键 S6 对上述 加减 功能调节后的确认键 2 6 系统其它硬件电路 2 6 1 系统的电源电路 电源电路原理图如图 2 6 所示 图 2 6 电源电路接口 系统使用的电源为 5V 由外部引入 二极管作为电源指示灯 C4 C5 起滤波的作 用 2 6 2 系统晶振电路 STC89C52单片机引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及C2 C3的连接如图2 7所示 精品文档 99欢迎下载 图 2 7 系统晶振电路原理图 晶振的作用是给单片机提供一个稳定的节拍 C2 C3这两个电容叫晶振的负载电容 接法如上图所示 大小为30pF 它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度 也是使振荡频 率更稳定 实际上等同于电容三点式电路的分压电容 接地点就是分压点 以接地点作 为参考点 振荡引脚的输入和输出是反相的 当两个电容量相等时 反馈系数是0 5 一 般是可以满足振荡条件的 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量 而 增加输出端的值以提高反馈量 2 6 3 报警电路的设计 该系统的报警电路的原理图如图 2 8 所示 图 2 8 报警电路原理图 报警电路实际就是蜂鸣器驱动电路 R6为限流电阻 防止电路电流过大损坏其他器 件 FM输出的是控制信号 Q1可以看做是个电子开关 用来控制蜂鸣器的控制中断 当 FM口输出高电平时 Q1饱和导通 蜂鸣器获得电工作发出鸣响 当FM口输出低电平时Q1 截止蜂鸣器失电 停止工作 精品文档 1010欢迎下载 第三章 系统软件设计 3 1 软件编译 KeilC51 开发环境 Kei1C51 集成开发环境是美国 KeilSoftwaer 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软 件开发系统 Kei1C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具 全 Windows 界面 另外重要的一点 编译后生成的汇编代码 到 Kei1C51 生成的目标代码效 率非常高 多数语句生成的汇编代码很紧凑 容易理解 在开发大型项目时非常理想 3 2 系统软件设计要求及任务 软件是整个系统的核心 它具有充分的灵活性与可修改性 可以根据系统的要求而 变化 在硬件结构一定的情况下 通过改变软件就能实现不同的功能 本设计的红外测温系统的软件方面全部采用 C 语言编写 以提高系统的可读性和可 移植性 其设计方法和硬件设计相对应 采用模块对应进行编写 将系统的硬件划分为 相应的子程序模块 分别进行编写 调试 使整个程序看起来简洁 明了 在调试过程 中也方便自己发现错误 提高了编程的效率 整个系统软件主要包括主程序 红外测温 模块 功能按键模块 显示模块等子程序 3 3 系统主程序流程图 主程序的运行过程 系统正常上电 开始初始化 对功能按键进行扫描处理 看是否 有按键按下 如果有 则进入设置状态 对上下限进行调节 如果没有 则显示测的温 度 且对过限的温度进行报警 相应 LED 指示灯亮 继电器闭合 执行根据自己设定的 动作 阻止过限的继续 主程序流程图如图 3 1 所示 精品文档 1111欢迎下载 图 3 1 系统主流程图 3 4 红外测温流程图 红外传感器模块流程图如图 3 2 所示 初始化 开始 按键扫描 温度显示 显示温度 设置模式 No Yes 设置完毕 是否过限 报警 Yes No继电器闭合 做出相应动作 来阻止过限温 度 结束 精品文档 1212欢迎下载 图 3 2 红外测温流程图 如流程图所示 系统正常上电 开始初始化 判断是否有功能按键 0 按下 如果是 再次判断首字节是否为 4CH 或者 66H 最后一个字节是否为 0DH 因为单片机每一次读取 5 个 BYTE 当第一个 BYTE 和最后一个 BYTE 分别同时为 4CH 或 66H 和 0DH 时 才认为 开始 初始化 是否有按键0按 下 首字节是否为4CH 66H 第5个字节是否 为0DH 送LCD1602显 示 计算处理 返回 读取数据 关闭TN901 No No No Yes Yes Yes 精品文档 1313欢迎下载 这是一个有效的数据 否则单片机将不停地进行读取 如果是 则进行温度的计算及温 度的处理 然后送 LCD1602 显示 最后关闭 TN901 如果不是 则继续按下按键 0 直到 符合有效数据的要求 才进行温度的读取 精品文档 1414欢迎下载 第 4 章 制作与调试 4 1 软件调试 本设计由于需要外界环境作为媒介才能完成仿真 所以我没有进行最后的仿真 仅 仅用 Altium designer 进行了编译 程序部分用 KeilC51 进行了编译 在进行该过程时 分为两步 目标程序纠错 整体程序调试 目标程序纠错 该阶段工作通常在目标程序编辑时就完成 一般来说 软件能为用 户输入的程序指令纠错 包括书写格式 标号未定义或多重定义 转移地址溢出等错误 这一步主要是一些细节上的问题 需要一部分一部分的去检查 整体程序调试 即把各子程序整体连起来联系整体电路进行调试 看根据现行的程 序和硬件条件是否能实现预计的功能显示 在这阶段若发生故障 可以考虑各子程序在 运行时是否破坏现场 数据缓冲单元是否发生冲突 标志位的建立和清除在设计上是否 失误 堆栈是否溢出 输入输出状态是否正常等再进一步对细节进行修改 4 2 硬件调试 单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的 许多硬件故障在软件调试时才 能发现 但通常要先排除系统中明显的硬件故障 调试工作可以分为四步 线路检查 根据硬件逻辑设计图 仔细检查样机线路是否连接正确 并核对元器件 的型号 规格和安装是否符合要求 必要时可用万用表检测线路通断情况 电源调试 样机的第一次通电测试很重要 若样机中存在电源故障 则加电后将造 成器件损坏 调试的方法有两种 一种是断开稳压电源的输出端 检查空载时电源工作 情况 另一种是拔下样机上的主要集成芯片 检查电源的负载能力 用假负载 确保电 源无故障并性能符合设计要求 12 通电检查 在确保电源良好前提下 接通电源 最好在电源与其余电路之间串接一 个电流表 若接通后电流很大 须立即切断电源 电源大得超出正常范围 说明电路中 有短路或故障 通电检查的主要目的是看系统是否存在短路或由元器件损坏 装配错误 引起的电流异常 检查芯片的逻辑关系是否出错 加电后检查各插座上相关引脚的电位 仔细测量相 应的输入输出电平是否正常 单片机系统大都是数字逻辑电路 使用电平检查法可首先 查出逻辑设计是否正确 选用器件和连接关系是否符合要求等 精品文档 1515欢迎下载 4 3 系统误差分析及处理 由于该系统是非接触式测温 这就给获得正确的温度值带来一定困难 影响红外测 温系统的温度误差的因素很多 通过查阅资料和自己的了解 主要体现在以下几方面 1 距离系数是该系统性能的一个重要指标 通常距离越远的物体 红外测温仪测 温时所经过的光路上受到的干扰以及大气衰减越大 精度也越低 2 物体的辐射率的影响 辐射率是指相同几何条件和光谱的条件下 实际被测物 体和同温度黑体的辐射的能量之比 不同的物体的辐射率不同 且和黑体辐射的能量也 有差别 所以输入值必然存在一定误差 3 环境因素对测温的影响 环境温度 被测物到测温仪的现场清晰度都和输出温 度有关 通常 环境温度越低 从外界进入红外测温仪窗口的辐射能量就少 而且环境 的清晰度越高 传感器接收到的能量越多 就越接近真实值 4 干扰光的影响 因为该系统是通过物体辐射出来的红外线测得温度的 外界的 一切光线都会对系统产生一定干扰 由于该系统存在上述影响 故在使用时必须采取一定的措施来尽量减轻误差 比如 在选取传感器时尽量选取吸收系数高的器件 测量时尽量多测量几次数据 取其平均值 降低误差 软件设计时 采用循环系统测量 想办法得到更精确的算法 测量时尽量注 意周围环境的影响 在比较适合测量的环境测量温度 4 4 系统的制作与调试 在系统的制作与调试中除了要关注上述问题之外 系统本身的情况也需要注意 本 系统进行模块化处理 分别分为不同的几个电路 电源电路 LCD1602 显示电路 复位电 路 功能按键电路 过限状态指示电路 继电器输出电路 晶振电路以及最重要的红外 测温模块电路 在制作前首先要了解各个电路的原理和作用 这样才能知道电路可以使用哪些元器 件 比如 电源电路的电容起到了滤波的作用 我们就可以根据电路电压的大小来选择 合适的电容 LED 指示电路的电阻起到的是限流的作用 可以选择的范围为 100 1K 这样可以对元器件的选择有一个很好的把握 在制作本系统时 同样的遇到了很多问题 比如 PCB 板的排版问题 由于封装不合 适 最后显示屏和按键以及单片机没办法和谐的安装 只能重新制作 浪费了不少功夫 还有在腐蚀铜板的时候 没有把握时间 有些电路不得不在焊接的时候用焊锡连接起来 这些问题都是可以通过自己的注意加以避免的 精品文档 1616欢迎下载 制作好实物后 首先我用万用表测量了那些腐蚀过度并用焊锡连接的地方 保证其 连通 检查电解电容 二极管 三极管 蜂鸣器等有正负极的期间的焊接情况 其是否 接反 确认无误后 想测试下电路是否能正常运行 因为传感器的价格较高 我没有连 接 实验结果证明电路正常运行 显示屏亮 我按照各管脚的顺序用杜邦线接上传感器 开机 系统初始化 因为我设置的初始的上下限是 4 度和 25 度 显示屏显示的 26 度 标志正常温度的黄色 LED 灯亮 之后我又设置最高限是 20 度 此时 红灯亮起 蜂鸣器 报警 继电器闭合 表示温度超过最大限度 最后设置最低限为 30 度 超过室温 绿灯 亮起 蜂鸣器报警 继电器闭合 表示低于最低温度 按下复位按钮 系统变为初始状 态 实践证明 本系统可以运行 精品文档 1717欢迎下载 结论 本系统利用 STC89C52 单片机作为系统核心 通过 TN9 红外传感器 对人体和物体温 度进行数据采集 同时在显示器上显示实时温度 还可以对过限的温度进行报警 对于 超出或者低于限度的温度会闭合继电器 继电器电路可以接上风扇 加热装置以应对测 量目标为非人体时的各种情况 这个属于扩展功能 同时本设计中的红外测温部分采用 的是红外传感器模块 价格占了总设计费用的一大半 而且该模块如果损坏 无法通过 软件或者通过对硬件的检修而修复 以上缺点有待以后改进 精品文档 1818欢迎下载 致谢 本次的毕业设计 很好的为我大学四年的生涯做了一个总结 它集合了我自己 指 导老师 老师 班级同学的努力 从前期准备包括课题的选定 相关资料的收集 期 刊论文的查找 每一件元器件的购买 焊接 每一个模块的程序编写 到最后的论文的 完成 一路走来 凝聚了大量的心血与时间 每一次的焊接错误 每一次程序运行出错 都在不断激励我走向成功 在这里我要由衷地感谢 老师对我耐心的指导和严格的要求 使我在完成本次毕 业论文的过程中少走了很多弯路 此外我还要感谢其他同学对我这段期间帮助 帮助我 解决了技术上的很多难题 总而言之 感谢每一位关心过我的人 当然由于本人才疏学浅 该系统还存在一些漏洞与不足 功能有待于进一步的改进 恳请老师同学批评指正 在此深表感谢 精品文档 1919欢迎下载 参考文献 1 李响 张岷等 一种新型红外测温方法研究 J 天津理工大学学报 2010 26 01 58 61 2 郑文瑶 孟庆义 体温测量的研究进展 J 河北医学 2008 14 01 103 106 3 任婷婷 张雯 梁志华 浅谈红外体温测量法 J 计量与测试技术 2008 35 12 44 46 4 张日欣 基于MLX90614的非接触式体温测量系统设计 J 2009 8 03 105 108 5 吴海洋 计林 一种基于ARM的人体红外测温系统 J 红外测温 2011 03 34 38 6 韩吉辰 从 红外测温仪 谈起 M 中国科普作家协会 2010 41 50 7 崔红淼 梁波 提高远红外测温技术对电力设备故障判断的准确度 J 电工电气 2010 No 2 63 70 8 刘晓春 基于单片机 温度传感器的温度智能控制系统的设计 J 电子世界 2011 9 24 25 9 时子青 陈向东 龚静 李秀梅 一种新型MEMS温度传感器 J 传感器 2011 30 9 149 152 10 王琳 浅谈温度传感器特点及其应用 J 倪雪飞 浅谈红外测温及其应 2011 5 21 22 11 张璇 基于51单片机的红外测温仪的设计与实现 J 高科技产品研发 2010 02 52 53 12 余彦霖 基于凌阳SPCE061A单片机的语音导引系统的设计与总结报告 J 科技信息 2011 01 99 100 13 柳刚 黄竹邻 周昊等 非接触式红外测温的研究 J 光电子技术与信息 2005 5 69 73 精品文档 2020欢迎下载 附录 元器件清单 器件名称器件规格器件数量 电容 30PF2 电容 1041 电容 220UF1 LEDLED RED2 LEDLED GREEN1 LEDLED YELLOW1 电阻10K 排阻 1 传感器 TN9 11 LCD16021 S55 5V 继电器 1 三极管 88501 三极管 85501 电阻 2205 电阻 5K1 电阻 1K1 按钮 4 开关 1 蜂鸣器 BUZZER1 接线柱接线柱3P 3 96MM 间距 1 单片机 80511 晶振 12M1 系统的整体原理图 精品文档 2121欢迎下载 系统的 PCB 图 精品文档 2222欢迎下载 实物图 精品文档 2323欢迎下载 系统的程序 include reg52 h include intrins h define uchar unsigned char define uint unsigned int 1602LCD 引脚定义 define LCD data P0 数据口 sbit RS P1 0 寄存器选择输入 sbit EN P1 1 液晶使能控制 sbit RW P2 5 按键引脚定义 sbit keys P3 5 sbit keyz P3 4 sbit keyj P3 3 sbit keyq P3 2 发光二极管指示接口定义 sbit ledg P1 2 sbit ledd P1 3 sbit ledc P1 4 sbit fm P3 7 sbit ji P1 5 精品文档 2424欢迎下载 bit flag 0 红外测温引脚定义 sbit A TN9 P2 0 TN9 触发 sbit CLK TN9 P2 1 TN9 时钟线 sbit DATA TN9 P2 2 TN9 数据线 全局变量定义 bit flag unsigned char TN Data Buff 5 红外模块 0 数据缓存数组 unsigned char DATA INDEX unsigned char DATA NUM 八位数据计数 unsigned char data tmp 红外模块数据缓存 uns