红外测温仪终期.doc

红外测温仪1 引言 自从2003年“非典”在中国为中心的亚洲肆意妄为以来，国家以各种方式在公共场合隔离超常体温的人群，以防止类似的人类灾难再次泛滥，怎样很好地在这么多的人群里测出其中一个人的体温的问题就随之而来了，我们组经过很长时间的考虑尝试着做出了一种远距离非接触测量温度的仪器红外测温仪，我们认为红外测温仪为测量人体体温提供了快速、非接触测量手段，可广泛、有效地用于密集人群的体温排查。非接触红外测温仪针对特定人群，比如儿童或老年人，有很好的效果。随着生活节奏的变快，父母有时候也会忽视孩子的健康情况，而且由于儿童不稳定，好动，通过非接触红外测温仪就可以快速准确地测出其体温；老年人活动不便，使用传统的体温计很不方便，而且也不能看清体温计汞柱的位置，通过非接触红外测温仪就可以很快得到体温，而且通过语音告知老人，有异常情况也能够及怎样在不惊动任何人的情况下测量好他(她)的体温并保存下来。本报告即为这种红外测温仪的详细阐述。 2 实现功能该系统具有以下功能： 非接触测量温度； 快速测量环境温度； 快速测量目标温度； 测量完成后可对测得的温度进行语音告知； 系统有人机接口，键盘控制温度的测量。 3 系统总体方案 3.1 方案 采用SPCE061A单片机外接数字式红外探头进行温度的数字化采集，并通过内部语音算法将结果播报出来。方案结构如图 1所示：图1 基于凌阳61单片机的红外测温方案3.2 系统硬件实现 系统总体结构如图 2所示：主控部分采用61板和TNR红外测温传感器两部分图 2 系统结构图3.3 系统工作原理 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。 4 系统硬件设计 4.1 系统电路结构： 由于采用61板，系统大部分电路集中在61板上面，只有传感器部分电路独立设计，该部分电路也比较简单，其与61板的连接如图 3所示： 图 3 红外传感器与61板的连接4.2 传感器电路： 集成红外测温传感器具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。根据大气状况最远测温距离约30m，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MCU传输数据。 红外温度传感器引脚图： 红外测温模块的引脚图如图 4，其中： V为电源电压引脚VCC，VCC一般为3V到5V之间的电压，现取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2KHz Clock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。图 4 红外测温模块引脚图操作时序图： 红外测温模块的时序图如图5，为SPI数据格式，在CLOCK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数据接收。图 5 红外测温模块时序图一帧数据包括5个Byte，每个Byte代表含义如下： Item： “L”(4CH): 代表此帧为目标温度 “f”(66H): 代表此帧为环境温度 MSB： 8 bit Data Msb LSB： 8 bit Data Lsb Sum： Item+MSB+LSB=SUM CR： 0DH,结束码 红外测温模块温度值的计算： 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 温度 = Temp/16 273.15 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。其它部分电图：电源：5V直流电源按键：卡座式按键语音输出：凌阳单片机自带喇叭 5 系统软件设计 5.1 主流程 本系统软件设计总体流程如图 6：图 6 总体流程图5.2 子程序设计 读传感器流程： 红外传感器部分为标准SPI接口，鉴于061没有SPI数据接口，结合传感器的数据时钟格式采用软件虚拟SPI接口，其中IOA15为数据，IOA8为时钟，SPCE061A工作在从模式下，时钟由NTR传感器提供，该部分的关键是数据的校验，只有数据校验完全正确才能获取采集结果。该部分的详细操作见图 7图 7 读传感器操作流程图测试： 运行程序，按住启动按键S1直到有声音播出，第一个播报的温度为环境温度，第二个为播报的温度为目标温度。 6 结语 凌阳公司的SPCE061A的结构特点及其相关的一些开发平台为我们红外测温仪的测量和测量值播放提供了极其便利的条件，这个测温系统完成了温度计所具有的一般功能，同时也具有一些特殊功能，就是语音播放测量温度。我们很遗憾的是由于时间原因我们并没有实现目标