非接触式测温仪设计与制作

1、非接触式测温仪的设计与制作田云，黑龙江农业经济职业学院本文介绍一种采用凌阳公司生产的 TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大 家熟悉的51单片机。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，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自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。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度， 不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范 围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来

2、在汽车电子、航空和军事 上得到越来越广泛的应用。一、 红外测温传感器TN9红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的 TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境 温度。它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度和环境温度的特点。红外测温模块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 地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。表1 TN9红外测温传感器特性量程-33-220 C /-27-428 T工作温度:-10-50 C /14-122 T精度±

3、; 0.6 C反应时间1sec重量8g电压范围3V- 5V图1 TN9红外测量传感器外型1红外测温传感器引脚丄2345红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC VCC-般为3V到5V之 间的电压；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（这 里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测 温启动信号引脚，低电平有效。VDTN9 CGA图2 TN9红外测温传感器引脚2、红外测温模块的工作时序TN9红外模块的工作SPI时序如图3所示。从时序图可以看出：TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有 5个BYT

4、E组成，每个 BYTE位的含义如下：Item :如果为4CH弋表此帧测量为目标温度，为 66H代表此帧测量为环境温度。MSB :数据高八位LSB :数据低八位SUM :校验位 SUM=ltem+MSB+LSBCR : 0DH为结束码单片机在CLOCKS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+LSBCR 为结束标志，当CR为0x0dH时表示完成一次温度数据接收。图3 TN9红外测量传感器的工作

5、时序3、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0x4c或者0x66同时检测到CR为0x0dH，它们的温度的计算方法都相同。计算公式为目标温度/环境温度=Temp/16-273.15其中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0x14，LSB为0x2a，则 Temp十六进制时为 0x142a，十进制时为 5162,则测得温度值为 5162/16-273.15=49.475C。二、电路设计本文设计一个能测量环境温度和目标温度的测温仪，并从显示器显示出来。整个电路需 要由晶振电路，复位电路，显示电路构成。晶振和复位

6、电路是大家比较熟悉的电路，这里面 就不再多说了。显示电路采用 74LS245做为显示数据管的段驱动器，采用 7406作为数码管 的位驱动器，其中7406属于OC门，上拉电阻必不可少。TN9的数据端接由单片机P1.3 口, TN9启动端接P1.4端,这里要注意的是TN9的C 口接于单片机的外部中断0。具体电路如图 4所示。S201XS11VCCC101C1 0230pVCCC201HIo39383736353433321817164514131211U1014662892D191889R20151013 t?Q2122232417CVDTN9 CGA31Y101 一1 2MHz x74LS245

7、2341514VCC R201P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDTXDRDALE/PWRPSEN10三、程序设计流程A0B0A1B1A2B2A3B3A4B4A5B5A6B6A7B7EDIR191山2(406ABCDE F G dp图4系统整体电路图HR204R203510510R2 02510VCC91011121H2H3H 4Hseg4程序设计的关键在于CLOC信号的下降沿检测，单片机读取TN9传感器送入的数据位为了能更加精确的利用单片机检测 CLOC信号的下降沿，利用51单片机的外部中断来进行下Title降沿检测。单片机一次读5个BYTE只有当第一个BYTE和最后一个BYTE分别为4C（或66H）SizeB和0DH时，才可以认为这是一个有效的数据，否则一单片机不停的进行读取。程序流程图如234图5所示