非接触式红外测温仪的毕业设计

1、毕业设计II 非接触式红外测温仪的设计摘 要利用温度测量技术是很常见的，而且在当前问题的检测设备类仍然是一个非常重要的技术。但在某些应用中，需要使用测量与被测物体接触式温度传感器，它需要一个非接触式温度测量来满足测量要求,本文是红外测温仪的设计的实际需要。红外测温仪是利用黑体辐射定律为基础，是光学理论和微电子学综合发展的现象。与基本的测温方式相比，具有反应时段短、非触碰、不干扰被测温场、使用寿命长、操做简便等一系列优点。本文阐述了红外测温仪的基本原理和显示方式，指出红外测温系统的中心控制单元以STC89C51单片机。具体列举了该系统的组成和制作方法，给出了硬件理论图和软件的设计流程图。该系统基

2、本由光学系统、光电探测器、显示输出等部份构成。光学系统的红外辐射能量采集物体的红外能量收集在光电探测器转换成相应的电信号的视野。STC89C51单片机担当节制驱动温度量取、接受量取的数据、并按照单片机中的温度值统计算法算出目的温度值再经过LCD把温度显示出来。关键词: STC89C51单片机；红外测温；LCD显示屏II目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1课题背景11.2 国内外研究状况21.2.1国际现状21.2.2 国内现状31.3 红外测温的展望3第2章 设计方案拟定52.1温度测温技术的概述52.2红外测温原理及方法62.2.1 红外测温原理62.2.2斯蒂芬-玻尔兹曼定

3、律62.2.3 实际物体温度的计算62.2.4 红外测温的方法72.3 红外测温系统的方案介绍82.3.1 红外测温仪系统的技术指标及主要功能82.3.2 红外测温仪的硬件系统方案设计82.3.3红外测温仪的应用软件系统的方案设计92.4 方案设计92.5 方案论证10第3章 系统的硬件设计123.1 系统整机设计123.2 单片机处理模块123.3红外测温模块133.3.1 红外测温传感器的引脚介绍143.3.2 红外测温模块的时序143.4 RS232A电平转换模块153.5 MAX232C芯片介绍163.6 电源模块163.7 键盘模块173.8 LCD显示模块183.9 音频输出模块2

4、0第4章 系统的软件设计224.1 主程序流程设计224.2 红外测温程序模块224.3 键盘扫描程序模块24第5章 安装与调试265.1 硬件的安装与调试265.2 单片机程序的烧录28结论30参考文献31致谢32附录 1附录 2西安电子科技大学电气信息工程系毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1课题背景普通温度测量技术经过相当长时间的发展已近于成熟。目前，随着经济的发展日益需要的是特殊条件（如高温、强腐蚀、强电磁场条件下或较远距离）下的温度测量技术。因此，当前研究的重点也在于此。非接触红外测温仪采用最新红外技术可快速方便地测量物体的表面温度。不需要机械的接触被测物体而快速测得温度读数。只需瞄

5、准被测物体，按动触发器，在LCD显示屏上读出温度数据。红外测温仪的优点：重量轻、体积小、使用方便，方便携带并能准确地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温仪每秒可测若干个读数""而接触测温仪每秒测量就需要若干分钟的时间。非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；可以是便携式也可以是固定式，并且使用方便；他的制造工艺简单，成本较低，测温是不接触被测物体，具有响应时间短，不干扰被测温场、使用寿命长、操作简单等一系列优点，但利用红外辐射测量温

6、度，也必然受到物体反射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，起测量误差较大。红外测温仪 可以接收多种物体自身发射出的不可见红外能量，红外辐射是电磁频谱的一部分，它包括无线电波、微波、可见光、紫外、射线和射线。红外线位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为0.7微米1000微米，实际上，0.7微米14微米波带用于红外测温仪。红外技术及其原理的无异议的理解为其精确的测温。当由红外测温仪测温 时，被测物体发射出的红外能量，通过红外测温仪的光学系统在探测器上转换为电信号，该信号的温度读数显示出来，有几个决定精确测温的重要因素，最重要的因素是发射率、视场、到光斑的距离和光斑的位置

7、。发射率，所有物体会反射、透过和发射能量，只有发射的能量能指示物体的温度。当红外测温仪测量表面温度时，仪器能接收到所有这三种能量。因此，所有红外测温仪必须调节为只读出发射的能量。测量误差通常由其它光源反射的红外能量引起的。有些红外测温仪可改变发射率，多种材料的发射率值可从出版的发射率表中找到。其它仪器为固定的予置为0.95的发射率。该发射率值是对于多数有机材料、油漆或氧化表面的表面温度，就要用一种胶带或平光黑漆涂于被测表面加以补偿。使胶带或漆达到与基底材料相同温度时，测量胶带或漆表面的温度，即为其真实温度。距离与光斑之比，红外测温仪的光学系统从圆形测量光斑收集能量并聚焦在探测器上，光学分辨率定

8、义为红外测温仪到物体的距离与被测光斑尺寸之比（:）。比值越大，红外测温仪的分辨率越好，且被测光斑尺寸也就越小。激光瞄准，只有用以帮助瞄准在测量点上。红外光学的最新改进是增加了近焦特性""可对小目标区域提供精确测量，还可防止背景温度的影响。视场，确保目标大于红外测温仪测量时的光斑尺寸，目标越小，就应离它越近。当精度非凡重要时，要确保目标至少倍于光斑尺寸。在这种温度测量技术中红外温度传感器的选择很是重要，而且不仅在点温度测量中要使用红外温度传感器，大面积温度测量也可以使用红外温度传感器。本设计正是采用红外温度传感器这种温度测量技术，它具有温度分辨率高、响应速度快、不干扰被测目标

9、温度分布场、测量精度高和稳定性好等优点；另外红外温度传感器的种类较多，发展非常快，技术比较成熟，这也是本设计采用红外温度传感器设计非接触式红外测温仪的主要原因之一。1.2 国内外研究状况1.2.1国际现状经过对非接触式红外测温仪资料的搜集，我们可以看到，近年来重要的发展趋势是：非制冷红外自动测温仪有了很大的进步。红外阵列传感器应用在过去，量子型红外探测装置液氮冷却，现在是非致冷红外阵列传感器的使用，非制冷红外传感器的研究进展，红外自动温度记录仪可以实现小，重量轻，价格低。国内外近来成功地研发了具有杰出抵抗干扰的等效温差传感器,温度记录精度在 0.060.08的元器件, 这是一个衡量毫米阵列式主

10、动红外温度记录仪的热辐射。近年来，对红外自动温度记录仪的快速发展，高分辨率的温度检测，高精度、高速度的可能。1672，人们意识到太阳光（白光）是一个组合的各种颜色的光，同时，牛顿做了一个单色光在性质上更著名的白光判断的实验。棱镜对太阳光的利用（白光）分解为红，黄，绿，橙，绿，蓝，紫等颜色的单色光。1800，英国物理学家F. W. hashel从热点来看研究各种颜色，红外线的发现。他研究了大量的光和热，故意暗室只有一个黑板堵塞，以及板上的矩形孔的开口，用棱镜孔。当太阳光穿过棱镜，它被分解成光的彩色带，并使用温度计测量的光的热与不同颜色包括在内。为了与环境温度进行比较，光的颜色在附近放几块用温度计

11、测量环境温度与赫胥汉城相比。在试验中，他偶然发现了一个奇怪的现象：在淡红色的温度计，室内温度比其他高数值说明。经过反复测试，所谓的高温面积最大，位于外面的光线的边缘是红色的。他宣布，辐射在可见光的太阳，有一个人类的眼睛看不到的"热线”，这种看不见的"热线”在外面的红光，红外线。红外线是一种电磁波，具备与无线电波及可见光同样的性质，红外线的出现是人类对大自然认知的一次跨跃，对考察和使用和发觉红外技术领域开拓了一条崭新的通途。1.2.2 国内现状在国内发展的红外测温仪的起步还是比国外晚一点,而且发展的方向也有些不同的方式,红外波长0.76 100 m之间，按波长的限制，可分为近

12、红外，红外，远红外，超远红外四种，它是无线电波，在最后的位置，在电磁波频谱的可见位置之间。红外辐射是最常见的一种是电磁辐射的性质，它通常是基于环境中的任意对象将改变分子的元素和子元素的原子不规则活动，不断辐射红外线能量，分子元素和原子元素的活动愈强烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 在红外探测设备的研究和开发起步较晚，虽然目前生产厂家众多，但技术水平参差不齐，对规模较小的强度，研究和开发能力相对不足，热辐射采集设备技术在国内外存在以下主要问题： (1)必须准确确定被测物体的发射率；(2)避免高温物体的周围环境的影响；(3)非模块化设计，产品安装维护复杂； 1.3 红

13、外测温的展望使用红外辐射的方法开始温度检测的仪器是从单一到繁杂渐渐的研发而成的。红外测温仪是在一个点的温度限制为对象的早期检测，然后对检测线的温度，并不能显示物体的形状和表面的温度。直到第二十世纪五十或六十，由于红外探测器的光子探测器的迅速提高和有效出来，导致实验，热成像系统的理论基础。SARS爆发后，人们越来越重视公共卫生和安全。非接触、高精度医用红外温度计的研发，能够让在公共场合、大流量人群的迅速检测具备首要的意义。它不但具备强大的商业价值，并且又具有重要的社会价值。由于红外资源及传感器范畴创新的开发，新式测温仪器正逐渐替换传统的检测手法。如今美、英等国正悉力于增强前视红外系统信息处理本领

14、(如智能人工目标分类)，便携式个人电脑机可以实时生成高分辨率的图像，以解决缺陷方面的研究和产业化。世界上除少许大型军工企业公司(如美国Honeuwell公司、休斯飞机公司)除外，极多大商业公司(如三菱电气、日本横河(株)、瑞典AGA公司、法国Pyro公司、Sofradier公司、HGH红外系统工程公司等)也正在积极地从事红外测温、热成像能力的科研及产品研发。在中国，近年来，随着中国工业的快速发展加速、产品升级的需求，越来越多的温度计，虽然热电偶（热电阻）一类的接触感温元件仍然具有很大的优势，但非接触红外测温仪已被业界关注。第2章 设计方案拟定2.1温度测温技术的概述 红外测温是一种新技术和新方

15、法，这是根据红外技术的发展，红外方式是追寻红外辐射的发生、传输、转化、探测并付诸实用的一门科学技术。温度是人类生活的一个基本特征，对人体的观察是正常的，重要的指标标准化，强测量生理信号方便。随着当代电子技术的进展，电子设备慢慢的显示出其向高集成化和小型化的发展趋势。传统的水银体温计尽管是价格便宜但也有不少弊病，例如要经过刻度值来判断温度高低，偶尔由于光亮较暗使观察者难以正确判别及测量等待时间长等。甚至某些威胁人类康健的流行病，其特点是体温的改变，但是在公共场合，辟如车站，商店，栈房和娱乐场所等检测人体体温并非一件容易的事，而采用非接触式的红外测温计就可以减少交叉感染。在该温度检测方法来选择一个

16、红外线温度传感器要使用红外线温度传感器，非接触式温度测量技术也被称为辐射测温是非常重要的，但不是紧在点温度测量。根据史蒂芬-玻尔兹曼公式，与黑体辐射的温度和温度，这是整个辐射温度和辐射温度的测量方法。另一个在光学高温计的提高，光电高温计，红外温度计等。红外测温仪能够准确更加快速的测得物体温度。由于红外辐射测温属于非触碰式测温,因此它在检测物体表面温度时不会造成物体温度的改变,也不会在测量前受周围气体或环境温度(热)变动的干扰,在一些不容易用传统的接触式温度测量场合，红外辐射温度计是特别重要的。例如：传统的温度计主要有两种，水银温度计，电子温度计，平均温度是口腔，腋窝，直肠测量体。显然，这两种温

17、度计为我国非典期间的快速检测是不适合大量的人。热电型红外线温度计可以通过挖掘耳膜被收集红外辐射能量检测体温，因为下丘脑可执行调度的温度，通过内部颈动脉的下部丘脑，结果反映体温调节，包括颈动脉附近的温度，和鼓膜附近的下丘脑，所以它的温度更精确。危险温度测量的对象，然后使用红外辐射温度计是一种安全，有效的方法。例如:如用传统接触式测量则对测量人员来说存在不便,而此时若采用非接触式的红外辐射式测温仪则不存在这样的问题。在温度测量仪表的设计是便携式的，可以进行近距离的物体可以直接用于温度测量。2.2红外测温原理及方法2.2.1 红外测温原理 红外测温仪的温度测量是基于黑体辐射定律，所有高于绝对零度的物

18、体的性质已辐射能量，物体的向外辐射能量的改变与按波长的排布与它的表面温度有着相对贴切的因质，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体光谱辐射亮度的普朗克公式，即： (1-1)式中第一辐射常数: 第二辐射常数: 其中：K-波尔兹曼常数； h-普朗克常数； c-电磁在真空中的传播速度。2.2.2斯蒂芬-玻尔兹曼定律将普朗克公式1-1对其波长积分，阐明单元面积可以取到黑体辐射和空间半球总辐射功率,即: （1-2）式中，成为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。2.2.3 实际物体温度的计算式（1-1），（1-2）T是绝对温度。只计算在实际对象类型的辐射出射度（1-1），（1-2）在三角级可以乘以排放率。物体的

19、辐射出射度与辐射的温度T和发射率有关。只要被测物体辐射，并知道三角级发射率可以计算温度。事实上，测量对象是通过测量得到的辐射量。图2-1不同温度下的黑体光谱辐射波从上图中曲线能够看出黑体辐射具备几个特点:(1)任何温度下，黑体的光谱辐射强度与波长的变化，每个弧只有一个最大值；(2)随着温度的升高，与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这阐明跟随温度的涨高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例变大；(3)随着温度的升高，黑体辐射曲线的改善，这是在任何给定的波长，和高温后光谱辐射度大，反之亦然。2.2.4 红外测温的方法基于原占空比是不一样的温度，红外测温仪被设计成三种方式，经由辐射被测物体，以确定该物体的

20、辐射温度所有波长的热辐射被称为总辐射测温;经过测量对象对一定波长的单色辐射率，以确定它的亮度温度称为亮度温度的方法;随着温度的变化在单色辐射率来恒定温度下的两种波长的比率的目的是，如果由于温度的方法被称为比色测量。无温度补偿的亮度温度的测量方法，计算误差小，测温精度高，但在短波区域，只适用于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮盖，受烟雾尘埃干扰小，测温差异小，但务必选取适当波段，使波段的放射率出入不大。待检测该选择的全辐射的方式来计算的物体的温度，在整个辐射测温是所有基于在波长范围和温度的总辐射，从而获得物体的辐射温度。这是因为生产在波长较大的低温物体，辐射信号很弱，并且结构简便，低损耗，但

21、其温度测量精度稍差，通过辐射率的效应。依照普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式： 式中K为，由实验确定，校准即，能够经过检测电压而判别被测物体的温度，上式指出探测器输出信号与被检温度呈非线性关联，V与T的四次方成正比，于是要让线性化改良。线性化后，得到的表面温度，辐射率校正所需的真实温度。 其校正式为： 式中TR型辐射温度（温度）（t）辐射率，从0.1到0.92.3 红外测温系统的方案介绍 红外测温方式在生产进程当中，在产品把控和监测，元件网上故障诊断和节约能源等方面发挥了重要效果。它是一种非接触式测量设备运行的，拍摄的温度分布，任何部分的温度场测量，并进行内部和外部故障的实时、

22、遥感、视觉和定量测量等，对电厂的检测，在变电站和输电线路和电气设备操作非常方便，有效。用红外测温仪，端点收敛方法和电子搜索连接收敛性诊断，检查设备的运行状况，还可以检查电池组件、配电屏终端，开关或熔断器，防止能源消耗。2.3.1 红外测温仪系统的技术指标及主要功能1：温度测量精度±1 ；2：温度测量的分辨率0.1：2：LCD显示；3：电源：DC 5V±10%；4：工作环境温度60 工作环境湿度90%；2.3.2 红外测温仪的硬件系统方案设计本红外测温仪选用模块化的方式，它的硬件构造由STC89C51单片机模块，红外测温模块,RS232转化电路模块，电源模块，键盘模块和LCD

23、显示模块组成。STC89C51单片机是本系统的控制中心，它把运行温度检测、收取检测数据、查算温度值、并依据得到的键值节制显示进程；红外测温模块是温度数据的采集、测量，并将采集到的数据经由数据端口传送给STC89C51单片机；RS232转换电路模块可以很方便地与PC机进行串行通讯，还可以发送或接收数据外发；通过键盘模块可以很容易地和不同工作温度的LCD显示模块；直观显示测量的温度值的观察；电源模块负责红外测温仪的电源。2.3.3红外测温仪的应用软件系统的方案设计这个红外线温度计模块化软件设计或研究思路，它是整个系统被分成小模块在其精加工，它涵盖了主程序模块，红外测温模块，键盘扫描模块和屏幕的模块

24、。程序模块相对于主要达到系统初始化，温度检测，串行通信，键盘和其他功能。该系统包括：初始化，中断初始化，外部中断源的初始化，串口通信中断初始化，初始化显示LCD。红外测温模块包括：温度数据，计算温度。键盘扫描模块：访问关键信息的处理，关键的要求等。显示模块：对应的温度数据采集与处理。该红外测温仪的软件设计，时钟设置是非常重要的，通过时钟设置好时钟频率，时钟频率是整个系统能够正常、有序运行的关键。图2-2 红外测温系统设计框图2.4 方案设计方案一使用分立元件的模拟电路和单独的振荡单元，电源管理数字电路，并联驱动电路的大规模集成电路设计，只有一个控制电路是这样复杂，此外，如果温度传感器，显示电路

25、和其他电路，系统更复杂，因此，使用该设备，造成故障率高，调试困难，且电路复杂，维修不便，生产试验；虽然容易实现，但控制和性能方面都很差，硬件设计任务比较麻烦，而且设计的产品实际操作也不方便。图2-3方案一结构图方案二：以AT89C51系统为中枢，通过单片机充足的I/O端口，及其操作的灵活性，该设计大体实现了温控功能、收集功能和数码显示功能。硬件电路的设计主要包括主电路、驱动电路、开关电源电路、保护电路和显示电路等单元电路。根据信号转换,将热辐射反射回来的信号通过传感器发送到单片机核心处理,通过数码管显示温度，若若受周围环境温度影响,温度误差过大,报警电路会发出警报,使用最小应用系统的设计，温度

26、采集新值电路的可靠性，稳定性图2-4 方案二结构图2.5 方案论证方案一对较大规模的模拟电路和数字电路的集成电路方案设计，具有独立的振荡单元，功率管，采用分立元件并联驱动电路，只有一个控制电路已如此复杂，另外，如果温度传感器，显示电路和其他电路，系统更复杂，因此，使用该设备，造成故障率高，调试困难，且电路复杂，维修不便，生产试验；虽然容易实现，但控制和性能方面都很差，硬件设计任务比较麻烦，而且设计的产品实际操作也不方便。方案二是采用以80C51为核心的单片机系统，可以实现数码显示、温度感应、温度测量等功能，大大提高了智能化自动控制的速度。使用数码管显示，系统采用各模块功能强大的单片机控制系统，

27、减少使用立元器件，效率和高精度性能，体积小，重量轻，精确的温度测量系统，测量结果是非常高的，方案是可行的，体现了先进的技术，经济有很大的优势。综上所述，经比较，本设计采用方案二。第3章 系统的硬件设计3.1 系统整机设计 以AT89C51系统为中枢，通过单片机充足的I/O端口，及其操作的灵活性，该设计大体实现了温控功能、收集功能和数码显示功能。硬件电路的设计主要包括主电路、驱动电路、开关电源电路、保护电路和显示电路等单元电路。根据信号转换,将热辐射反射回来的信号通过传感器发送到单片机核心处理,通过数码管显示温度，若受周围环境温度影响,温度误差过大,报警电路会发出警报,使用最小应用系统的设计，温

28、度采集电路的可靠性，稳定性。图3-1 结构图3.2 单片机处理模块 基于硬件设计的红外温度计STC89C51单片机现在对于模块化设计的基础上，广泛的思想，所有的系统分为六大模块：供应链管理模块；红外测温模块； RS232转变电路模块；电源模块；键盘模块和LCD模块。经过划分模块的方式，能够把一个繁琐的问题剪切成几个相对于方便处理的问题，依次给予解决，大大简化了设计的难度。 红外线温度计是可选STC89C51单片机为主要成分，该单芯片模块工作原理是：相对于STC89C51微控制器的负荷应处理来自红外温度测量模块的数据来操纵，发送LCD屏幕显示。图3-2 单片机处理模块电路图单片机运行模块是由一个

29、手动复位开关，只须高出10ms的RST引脚出现高水平，单片机复位的情行，这样做是根据实际情况采取能否复原温度测量数据。该仪器的振荡电路是一个晶体振荡器电路，频率稳定的晶体振荡器电路由于其良好的，这是红外测温技术是非常重要的。图3-3 STC89C51RC单片机各引脚图3.3红外测温模块本模块采用非接触式红外测温的方法，解决了传统的接触式测量问题，具有响应速度快，精度高，测量范围宽等特点。它经过红外温度传感器扫描被测物体，并把对应的红外辐射数据从P1.5和P1.6口端传送给单片机模块。图3-4 红外测温电路模块在红外检测装置是目前面临的很多产品，在设计时选择合适的红外探测器已成为一个重要的问题。

30、在设计过程当中选取红外线检测器件时，要考虑以下因素：第一设备的性能，响应速度的光谱响应范围，有效检测区域，组件的数量，冷却方式和目标温度检测。本红外测温仪采用了台湾燃太生产的TN901红外探测器作测温模块，它是一种集成的红外探测器，里部有温度补偿电路和线性电路，因此简化了本系统的设计。3.3.1 红外测温传感器的引脚介绍图3-5 红外测温元件红外测温传感器引脚图如图2-4，在此V为电源引脚VCC，VCC为3V到5V之间的电压，凡是取3.3V；D接收数据引脚，没有按照当D高；C 2kHz的时钟输出引脚接地引脚G；A为测温驱动信号引脚，低电平有实际效果。3.3.2 红外测温模块的时序图中的红外测温

31、模块时序图收集数据时，时钟的下降沿。 （实施例：假设一个温度测量需要接取5个字节的数据，这是五个字节的：项目是测量目标温度的0x4c代表作为0x6c以测量环境温度; MSB接收八位数据的高温；LSB为八位数据的低温充电；和测试代码，接收合理的数据=数目+ + LSB MSB；铬是一个完整的标志，当Cr 0xodh说温度数据的接收。）图3-6 红外测温SPI时序图红外测温模块温度值的计算在上面的例子：所测定的环境温度或预定温度时，只要检测到的档案是0x4cH同时检测与0x66H CR是否0x0dH，其计算方法是相同的温度。计算公式：目标温度/温度=温度/ 16-273.15这个温度是小数，当转换

32、为十六进制八高位，八LSB的低；如果MSB是0x14H，LSB是0x2Ah，临时六角时0x142aH，5162时小数点，所以测得的温度为5162/16-273.15=39.475。3.4 RS232A电平转换模块使用RS232转换电路，单片机，PC机可以很容易地开始串行通信，还可以发送和接收或从外部数据传输。但是，当运行串行通信要有一定的前提下，因为RS232用于表示正和负电压的逻辑状态，和TTL用于表示一个逻辑高和低状态，然后，为了能够同PC机接处口或终尾端的TTL器件连接,必需在RS232与TTL电平之间实行电平变动。这种变化可以用分立元件，也可以用于集成电路芯片。现在越来越广泛的应用集成

33、电路转换装置，设计选用MAX232芯片，该芯片可以做环评双向TTL电平转换。RS-232是串行数据接口标准，它提供了连接电缆，电气特性，功能和信号传输。RS-232信号指定正和负电平之间摆动，当发送数据时，发送端驱动器输出正电平+5+15V，-15-5V负电平。没有数据传输线，TTL。开始从上传送数据到关，线路电平从TTL电平到RS-232级，然后返回到TTL电平。工作层面接收规范+ 3 +12 V和12 -3V。因为传输层和接入层只差2 3V，因此共模控制力差。除了对分布电容对双绞线，传输间隔约15米，最高速度为20kb/s时图3-7 RS232转换电路3.5 MAX232C芯片介绍MAX2

34、32C是RS232 TTL电平，并力争达到芯片的水平变化之间，它是MAXIM的研究和开发，包括接收器和两个驱动IC芯片，适用于各种EIA-232C和通信接口V.28/ V.24的。内部MAX232C芯片有一个电压转换器，可以把一个+5V电源电压输入转换成RS232电平所需的输出电压。因此，仅使用+ 5V电源芯片的串行通信系统，可单独进行。3.6 电源模块STC89C51总供电内核为5v,而公共电压制备此红外测温仪红外温度测量模块和键盘模块可用于5V，因此后相应的电源模块中，外部输入电压转换成一个单芯片电压为5V至确保红外线温度测量系统可以操作。图3-8电源电路3.7 键盘模块键盘是单片机操作中

35、不可缺少的一部分。在键盘上开始74HC164，线连接到单片机P1.3端口，在很短的时间内对键盘的扫描线，以确定是否有键按下，按下按钮来区分哪一个是压从而根据程序中的关键价值做出进一步的判断。图3-9 键盘电路原理图键盘模块采用移动扫描模式下，键盘扫描电路的输出和LCD显示段常见的输出端口代码适当控制Q0的74HC164Q7，从而缩短消耗更多的I / O端口。本系统的键盘选用1×8行列式键盘。其工作原理是：单片机运行程序后继续扫描键盘，检查是否搜索按钮，按下一个按钮，当扫描。经由程序处置查出按下的键值，并使用相对应键操作程序实现对应的键操纵。3.8 LCD显示模块液晶显示模块是一种将液

36、晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”。液晶显示器件是一种高新技术的基础元器件，虽然其应用巳很广泛，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难。特别是点阵型液晶显示器件，使用者更是会感到无从下手特殊的连接方式和所需的专用设备也非人人了解和具备，故此液晶显示器件的用户希望有人代劳，将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在一起，形成一个功能部件，用户只需用传统工艺即可将其装配成一个整机系统。从广义上说，凡是由液晶显示器件和集成电路装配在一起的部件都属于“模块”，但实际上我们通常所说的“模块

37、”主要是指点阵液晶显示器件装配的点阵液晶显示模块。图3-10 LCD显示屏LCD显示模块：数字显示动态显示屏按显示器分静态展示，静态显示，虽然数据可靠，使用很少的CPU时间，但每个需要一个单独的显示单元显示电路，硬件电路和多用；动态显示所要显示的数据在CPU随时更新，每个显示，每一通道，通过目标显示视觉左。动态显示数据有闪动感，占用CPU时段多，但使用的硬件少，能节约线路板空间。图3-11 1602显示模块74HC164的8位的移位寄存器，当除掉端（CLEAR）的低，则输出端子（QA-QH）所述的低。串行数据输入（A，B）可以控制数据。当A，B任一低，停止新的数据输入，时钟端（CLOCK）脉冲

38、上升沿QA功能低下。当A，B有一个高的水平，那么其他的将允许使用的QA下列形式所确定的输入数据和CLOCK的上升沿。引出端符号CLOCK 时钟输入端A，B 串行数据输入端QAQH 输出端逻辑及封装图（双列直插封装）两个74HC164分别控制数码管的选择和选择，控制位选信号输出端QA的74HC164QD电阻，三极管，并通过一个共同的阴极连接，控制时钟脉冲信号P1.2口数字控制；另一个是通过电阻直接与数码管显示数字传输连接，P1.1端口控制时钟脉冲信号。他们总是与高层次清晰，A，B两个输入端口连接到P1.0端口上的共同。图3-12 LCD显示电路原理图3.9 音频输出模块SPY0030功放(功率放

39、大器)的原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。 而场效应管则是用栅极电压来控制源极与漏极的电流，其控制作用用跨导表示，即栅极变化一毫伏，源极电流变化一安，就称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号控

40、制大信号，从而使多级放大器实现了大功率的输出。SPY0030内置2路10 位精度的 DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图3-11是音频输出电路。可以直接听报警的声音。SPY0030还具有以下优点，只为能SPY0030（两电池可以工作）；LSPY0030输出功率约700mW。 图3-13 音频输出电路图第4章 系统的软件设计4.1 主程序流程设计利用汇编语言，汇编语言助记符由于选择写不是二进制机器语言编程的程序更加简单，在一定程度上，简化编程过程。汇编语言的特点是一个标记，而不是指令代码，和助记指令码基本上对应于保留的机器语言的灵活性。使汇编语言的方向，更能显示功能，更高质量的结果。

41、当红外测温仪使用STC89C51单片机复位指令立即运行程序。STC89C51单片机初始化的第一个程序，然后开机显示确定键入输入，如果没有按键输入，则继续判断；如果有一个键入的输入，是决定红外测温。如果是，返回到电源，它是红外温度测量的开始，收集数据，并显示在测试的温度值。具体工作的流程图如下图3-1：图4-1 主程序流程图4.2 红外测温程序模块数据输出信号和所述顺序脉冲信号连接微控制器P1.5该红外测温模块，P1.6口，温度控制终止P1.7口。这个模块本来的数据存储读出并驱动温度测量的字符数组，读出的数据，数据的在下降沿脉冲连续传输。该五个字节的判断后的数据读出的第一个字节0x4c或0x66

42、和第五字节的可能性0X0D，并且如果返回所计算的温度值，否则则读取数据。 图4-2 红外测温流程图在这种红外线温度计的软件设计，其中的流量统计是一个非常重要的部分，它是有关精密产品的调试，所以它给出数据被读出的温度和一个独立的程序，由于数据的红外测温模块是一位进入单片机，所以需要双回路，其中一个回路接收一字节的数据，另一外循环回路接收五字节的数据。图4-3 读测量数据流程图4.3 键盘扫描程序模块键盘是单片机的应用中不可或缺的一部分。键盘是使用一个8行（1X8）这样，74HC164用作键盘上的操作，连接到MCU P1.3端口，在一段很短的时间内以稳定的键盘扫描线，列线，然后判断是否有键按下，按

43、下按钮，然后确定哪些按键信息是根据在程序中运行从而进一步的判断该按键操作的可用价值。图4-4 键盘扫描程序由于系统采用独立按键组成的机械接触，按下按钮时会有抖动问题，按键开关的抖动，但实际的"颤抖”很多时候，这些很多次这20ms，据我们只有一次，但在现实中产生了很多次，所以我们必须过滤掉其他时间。供应链管理是真正的“颤抖”，在延迟20ms，其他的“颤抖”（即，消除颤抖）。这种振动瞬态需要5 10ms，人类的眼睛是没有发现，但对于CPU来说，在关键的抖动效果的判断。用于单片机读P1.3端口状态正确，只为每一个关键的反应，必须采取措施以消除发颤。该软件的目的是要清除一个短暂延迟后摇逃脱短

44、暂的，不会立即识别键盘被按下时。 第5章 安装与调试5.1 硬件的安装与调试焊接电子电路，组装和调试占据电子工程技术的关键作用，任何电子产品的制造，焊接是电子产品的质量和可靠性的最基本保障，最重要的是确保调试步骤在电子产品的正常运行。开始焊接在电路板上，按照总体电路图，这里选择的是手工焊接，手工焊接的基本模式，虽然大部分电子产品对手工焊接的使用较少，但对于电子产品修理，调试不可避免地将手工焊接使用。焊接质量对修复效果有直接的影响。手工焊接是一种很强的操作技能，在理解了一般方法，实践，多实践,才能够有较好的焊接品质。手持电烙铁焊接方法，正握，反握，握笔式三型。焊接维修部件和电路板握笔式更方便。根

45、据安装图进行元器件的安装。元器件的安装方式有立式、卧式两种。安装顺序一般是先大部件，然后阻容元件插入小垫孔，元件布置要求整洁美观，容易看到外在的组件模型，数值，便于检查和维修，之后用良好的晶体管或集成电路来检测插入孔垫，它可以焊接。焊接注意事项（1）保持焊接处和焊接物的清洁。（2）采用正确的加热方法。（3）焊点上的焊锡量要适中。（4）烙铁头撤离有讲究。 （5）不要使焊锡凝固前移动或振动。 （6）烙铁头不要作为携带焊料的工具。 焊接前注意事项: (1）检查原理图连接是否正确。 (2）检查原理图与PCB图是否一致。 (3）检查原理图与器件的上引脚是否一致。图5-1 焊接后原件可以选一个良好的电路板

46、用万用表（200欧姆）的红，黑表笔测试电路板的每个焊接口，当其电阻很小，证明焊接都没有断开，当电阻大，哪个对准则证明那个坏了，它应该重新对准，适当地电连接的电路板。选择的20K欧姆万用表，是否有短路检测电路。在实验室进行了测试，电路板焊好，会烧到芯片中的程序，你可以开始显示。并对于阴极焊接电路板接收电路板上的+5V电源，接地接地的具体验证步骤，你可以看到指示灯提示。如果光是不是亮的，有必要分析原因校正。（1）晶振电路的测试使单片机能够运转的必要条件使单片机系统的时钟正常。在实践中，由于各种原因引起的异常系统时钟和系统无法正常运行时的系统时钟，所以无论振动是检查这里的第一步。在该系统的电源状态，

47、用万用表（20V）中，随后由检测电压XTAL1和XTAL2插脚直流电压配置文件，看看它是否是正常的，在调试过程中，所测量的电压XTAL1应该2.05V，XTAT2应该2.15V.（2）复位电路的测试复位不正常会造成系统无法运行。如果复位引脚始终处于高位时，系统将始终被重置的情况;如果总是低，高脉冲信号不能被要求重置时，系统也可能无法正常工作。当设备工作正常，RST复位引脚应为0V，当按下复位按钮，复位引脚为高电平徘徊在5V。（3）显示电路的测试数字电子秒表显示电路是正确实施最直观的观察窗口，它可以显示通过观察检测电路的内容是否工作正常。当显示电路与电路按照焊接，随着二极管侧面位置测量，公众将黑

48、表笔接共阴极数码管，然后红笔然后段数码管，数码管可以显示部分时，说明各点焊接正常。5.2 单片机程序的烧录现今用户多用到的是51系列单片机开发软件是德国Keil公司推出的Keil C51软件，它是一个基于32位Windows界处的应用程序，根据C程序和汇编语言编程，使用此版本编译和统一的视觉仿真软件（简称V2）。Keil提供包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整建立方式，由如下几部分组成：Vision IDE集成开发情况（包含工程管理器、源流程编辑器、程序调试器,C51编译器、A51汇编器、LIB51库管理器、BL51连接/定位器、OH51指定目录生成器和

49、Monitor-51、RTX51随时选择。操作Kei开始软件仿真操作的主要环节为：编写源程序并存储创建工程并增添源文件创设工程编译/汇编、衔接，生成目的文件运行调试。使用“Keil工程”（项目）的工程概况，（但并不是一个单源）开始编译/连接装配，操纵。工程的创建、布置、编译/汇编及连接发生目的文件的方式很容易操纵。起初选取菜单File-New，在源程序编辑器中输入汇编方式或C语言源程序（或选择File-Open，直接开启已用其余的编辑器编纂好的源程序文档）并保留，提示，保存时务必在文件名后加之扩展名.asm（.a51）或.c；在选择食品工程的新项目创建一个新的项目，并保持（不保存添加的扩展，也

50、可以结合推广，也可加之扩展名.uv2）；工程存储后会立即弹出一个建设选择对话框，选取CPU后点击返回主界面。此时工程窗口的文件页（Files）会出现"Target1”，将其前端+号拓展，接着选择Source Group1，右击鼠标弹出的菜单，选取"Add File to Group Source Group1”，呈现一个对话框，务必寻找并参入源文件（在加入一个源文件后，该对话框不会消退，而是随着陆续插入其余文献）。选取文件后点close返回主界面，展开"Source Group1”前面的+号，就会看到所插入的文件，双击文献名，即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行

51、建立,选择工程窗口的Target1，再选择Project-Option for Target Target1（或点右键弹出菜单再选择该选项），展开工程属性对话框，总有8个选项卡，主要建立的工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置调试仿真板等，如要写片，还必须选取"建立HEX得输出选项卡”；其它选项卡内容一般可取默认值。工程建立后按F7键（或点击编译工具栏上相应图标）进行编译/汇编、连接和产生的文本。结 论几个月的毕业设计将要结束，回忆这段时间收获颇多。所做的设计基本达到了任务书的要求，可以显示环境温度和目标温度，和0.1度的温度分辨率，甚至超过了任务书的要

52、求较高。 该设计由两部分组成：硬件设计和软件设计的一部分，硬件部分包括一个单芯片控制模块，红外温度测量模块，液晶显示模块，键盘模块和RS232级模块，软件部分包括一个主程序模块，红外测温程序模块。供应链管理作为收入接收的控制红外测温仪的温度数据经处理后送LCD控制。通过硬件电路方案，从准备焊接元器件开始,重新的学习了一下硬件焊接的原理和方法,以及注意事项,要保证绝对的安全,烙铁是高温操作,不能因为一时的疏忽造成安全隐患,这样就得不偿失了,在我们多次焊接的基础下,还是能够很容易的做到无事故焊接,零失误焊接,以及安全焊接。焊接的时候要注意有没有漏焊，误焊，以及意外连接造成最后的运行失败，在焊接时候

53、开始避免能够减少最后工作的麻烦。通过亲自动手焊接元器件，能够预习以前的知识，也能够锻炼自己的动手能力，可以增加团队协作机会，同时能够在论文的书写时候更加熟悉，快捷我用的Protel软件更熟练了，手术后的Keil设计软件，使我的编程和调试能力有了很大的提高。这不仅使普通意义上，我学到了课本有一个更好的了解，同时也提高了我的业务技能，以理论联系实际的能力。为此后的研习和工作打下了很好的基底。但同时也明明感觉到尚有许多地方加强完善和提高，设计的实物与实际使用还有一定的差距。如果可以运用按键更灵活的把控测温，如果再加上语音温度报告能就更加完善了。所以在以后的工作中，还要继续的进修充电，学习更多的技能。

54、力取可以在此基础上设计出更优化、功效更稳定、构造更轻易的智能化仪器。参考文献1 宋文、杨帆传感器与检测技术.M 北京：高等教育出版社，20042 华成英、童诗白.模拟电子技术基础.M第三版.高等教育出版社，2004.43 阎石.数字电子技术基础.M第四版.高等教育出版社，2004.44 莫力.Protel电路设计.M国防工业出版社，2005.15 姚四改.Protel99SE电子线路设计教程.M上海交通大学出版社，2004.16 李建忠.单片机原理及应用.M西安电子科技大学出版社，2002.27 蔡惟铮.常用电子元器件手册.M哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,19988 王武江、陈树凯常用集成电路

55、速查手册.M北京:冶金工业出版社 ,20049 张俊谟、单片机中级教程.M北京：北京航空航天大学出版社，199910 胡汉才、单片机原理及系统设计.M北京:清华大学出版社,2002。11 魏泽鼎、单片机应用技术与实例.M北京：电子工业出版社，2005.112 宗光华、李大寨多单片机系统与应用技术.M北京：北方交通大学出版社,2003.813 朱定华、戴汝平单片微机原理与应用.M北京：北方交通大学出版社，2003.1014 王福端、单片机测控系统设计大全.M北京：北京航空航天大学出版社，1998.415 李昌禧、智能仪表原理与设计.M北京：化学工业出版社，2005.216 卢胜利、胡新宇、程森林智能仪器设计与实现M重庆：重庆大学出版社2003.617 何力民、智能单片机应用文集.J北京：北京航空航天大学出版社,199318DENG Zen- guan, LIAO De- wei, FENG Lei. The Application of OnlineInfrared Radiation Thermometer in Detection of State of Electric PowerEquipment C. Annual Conference Papers of Chinese ElectricalEngineeringAcadem